负载为频响函数的宽阻带带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波平面滤波器的谐波抑制领域，特别是一种针对滤波器后级级联天线等负载为频响函数的宽阻带带通滤波器。
【背景技术】
[0002]在电子系统中往往含有放大器、混频器等非线性器件，整个系统会产生大量的谐波分量。如果系统不具备谐波抑制的功能，则谐波能量会通过天线发射出去，对其他系统或环境造成严重的电磁干扰；或者外界的谐波能量通过接收天线进入本系统，造成系统性能恶化。
[0003]目前为止，研究者主要通过两种方法解决上述问题:其一是在天线前端级联带通或低通滤波器；其二是天线与滤波器在结构上融合设计，使结构在辐射能量的同时起到滤除谐波能量的作用。第一种方法通过滤波器滤除系统产生的高次谐波能量，但是此方法存在的明显困难是天线作为滤波器的负载，往往只能在通带内与滤波器匹配良好，在阻带，天线的输入阻抗会随着频率变化而不始终为50欧姆，因此会造成以50欧姆为负载阻抗设计的滤波器在通带外负载失谐，进而造成滤波器的阻带性能大为恶化，因此该方法的设计尚未见公开文献报道；第二种方法是将滤波器和天线在结构上融合设计使辐射结构同时具有滤波性能，该方法存在的明显困难是不能实现任意多次的谐波抑制，于2014年发表的文章“A Modified CPff-Fed Slot Dipole Antenna With Wideband Harmonic Suppress1n”可以抑制到天线的9次谐波，这是目前见诸报道的天线谐波抑制的最大范围。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的缺点和不足，提供一种结构简单、馈电方便、容易加工、负载为频响函数的具有2到10次甚至更高次的谐波抑制能力超过1dB的带通滤波器。
[0005]本发明技术方案如下:
[0006]—种负载为频响函数的宽阻带带通滤波器，包括介质板、介质板下方的金属地板、介质板上方的阶跃阻抗谐振器金属贴片，所述阶跃阻抗谐振器金属贴片通过同轴馈电探针馈电，滤波器的输入输出端口分别设有输入微带线和输出微带线，所述微带线上设有四段开路支节；所述微带线通过直接耦合方式级联阶跃阻抗谐振器金属贴片；所述阶跃阻抗谐振器金属贴片包括第一谐振器单元和第二谐振器单元，所述两个谐振器单元为一端接地的四分之一波长的短路谐振器，其高阻抗线部分通过接地探针接地，其低阻抗线部分通过缝隙实现两个谐振器单元之间的耦合。
[0007]作为优选方式，所述第一谐振器单元低阻抗和高阻抗的长度均为LI = 9.4mm，第二谐振器单元的低阻抗和高阻抗的长度均为L2 = 11.4mm，所述四段开路支节的长度依次为L3 = 3.25mm, L4 = 4.6mm, L5 = 5mm, L6 = 5.4mm,第一谐振器单元低阻抗的宽度wl=5.98mm，第二谐振器单元低阻抗的宽度w2 = 3.64mm，第一谐振器单元和第二谐振器单元的高阻抗的宽度w3 = 0.4mm，第一谐振器单元和第二谐振器单元之间的親合间距dO =0.3mm,输入微带线距离第一谐振器单元短路端的距离tl = 3.4mm,输出微带线距离第二谐振器单元短路端的距离t2 = 1.5mm。
[0008]作为优选方式，所述金属地板和介质板的形状尺寸相同。
[0009]作为优选方式，所述金属地板和介质板都为边长ag = 75mm的正方形。
[0010]作为优选方式，所述介质板的高度h = 1mm。
[0011]能量通过输入端同轴馈电探针进入滤波器，滤波器的超宽上阻带将2到10次谐波分量都滤除掉，而只允许基波能量通过。
[0012]本发明的滤波器谐波抑制的工作原理是这样的:阶跃阻抗谐振器SIR可以通过调节阻抗比控制高次杂散频率的位置，因此可以将两个谐振器单元调节到不同的阻抗比，使其基本谐振频率相同而高次杂散频率相互交错，保证在基本谐振频率处形成通带的同时，各谐振器单元不同时在某一高次杂散频率谐振，即不能使能量通过进而形成阻带；SIR结构的谐振特性只由谐振单元本身决定而不受负载变化影响，因而不管阻带负载阻抗随频率如何变化，都不会对滤波器的阻带造成大的影响，很适合设计负载为频响函数的滤波器。其次，开路支节有一定的陷波特性，通过在输入输出端口加入开路支节，实现某些特定频点的滤波。
[0013]本发明的有益效果是:通过引入阶跃阻抗谐振器(SIR)和开路支节实现带通滤波器谐波抑制，针对端接天线等负载随频率可变的器件，得到了很好的宽阻带性能，滤波器对天线的输入阻抗随频率的变化不敏感，能抑制天线的2到10次甚至更高次谐波。滤波器后级级联天线后能使天线的谐波增益下降1dB以上，同时并不改变传统微带天线中心频率处的增益、轴比等性能。
【附图说明】
[0014]图1(a)为本发明的俯视图；
[0015]图1 (b)为本发明的侧视图；
[0016]图2为本发明两个阶跃阻抗谐振器单元(SIR)谐振频率分布示意图；
[0017]图3为本发明实施例窄带传输系数和反射系数曲线；
[0018]图4为本发明实施例的2到10次谐波传输系数和反射系数曲线；
[0019]图5为天线级联本发明实施例前后反射系数对比曲线；
[0020]图6为天线级联本发明实施例前后增益对比曲线；
[0021]图7为天线级联本发明实施例前后中心频率轴比对比曲线；
[0022]图8为天线级联本发明实施例前后中心频率E面方向图对比曲线。
[0023]I为金属地板，2为介质板，3为谐振器单元(SIR)，4为开路支节，5为同轴馈电探针，6为接地探针。
【具体实施方式】
[0024]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0025]如图1所示，一种负载为频响函数的宽阻带带通滤波器，包括介质板2、介质板下方的金属地板1、介质板上方的阶跃阻抗谐振器金属贴片，所述阶跃阻抗谐振器金属贴片通过同轴馈电探针5馈电，滤波器的输入输出端口分别设有输入微带线和输出微带线，所述微带线上设有四段开路支节4 ;所述微带线通过直接耦合方式级联阶跃阻抗谐振器金属贴片；所述阶跃阻抗谐振器金属贴片包括第一谐振器单元和第二谐振器单元，所述两个谐振器单元3为一端接地的四分之一波长的短路谐振器，其高阻抗线部分通过接地探针6接地，它们实现了带通滤波器的超宽上阻带，即高次谐波抑制，其低阻抗线部分通过缝隙实现两个谐振器单元之间的耦合。
[0026]所述第一谐振器单元低阻抗和高阻抗的长度均为L