一种宽频带抑制的合成植入滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达的宽频带信号抑制和射频模块滤波的技术领域，尤其涉及一种宽 频带抑制的合成植入滤波器的技术领域。
【背景技术】
[0002] 均匀阻抗谐振器具有较好的频谱特性，而阶梯阻抗谐振器和环形谐振器设计方法 也非常成熟稳定，这些滤波器在各种雷达、无线通信和测绘等领域应用广泛。为了达到多频 带或者宽频带的滤波或者频带抑制，通常采用级联或者耦合的方法来设计滤波器。这些设 计方法可以取得较好的设计结果，方法也相对简单。其存在的问题在于滤波器尺寸过大，而 多级级联或满足耦合需要的大尺寸造成插入损耗和噪声系数的增大(恶化)。同时，在不同 的应用系统中，这些设计往往还要有相对应的匹配电路，进一步增加了电路的尺寸，同时增 加了设计成本。
【发明内容】
[0003] 本发明公开了一种宽频带抑制的合成植入滤波器，解决了电路匹配和植入问题， 提高了谐波抑制效果，保证了本振输出信号的纯净，即降低了噪声，同时也可以降低成本， 缩小电路尺寸。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种宽频带抑制的合成植入滤波器，包 括均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器、环形谐振器，所述均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器 经弯曲变形嵌套在环形谐振器中，均匀阻抗谐振器位于阶梯阻抗谐振器、环形谐振器之间， 所述阶梯阻抗谐振器等分为六个单元，每个单元电长度为0，根据不同的阻抗值，将六个单 元分为三组Z1、Z2、Z3,电长度为2 0的Z1位于阶梯阻抗谐振器中间，两段电长度均为0 的Z3分别位于阶梯阻抗谐振器的两端，两段电长度均为0的Z2分别位于Z3与Z1之间， 所述环形谐振器上带有四个负载残端，四个负载残端均匀分布在环形谐振器上。
[0005] 所述均匀阻抗谐振器以中心频率为谐振频率，电长度为二分之一导波波长，阻抗 大小为特征阻抗50Q。
[0006] 所述阶梯阻抗谐振器的电长度为二分之一导波波长，阻抗大小为特征阻抗50Q， 所述阶梯阻抗谐振器的Z2与Zl、Z3有相同的基频，在上频段(大于中心频率）的谐波或杂 散信号与均匀谐振器的谐波或杂散信号等幅反相。
[0007] 所述环形谐振器的电长度为二分之一导波波长，四个负载残端均匀分布在环形谐 振器上，每两个相邻的负载残端之间的圆弧长度是环形谐振器周长的四分之一。
[0008] 所述环形谐振器对下频段(小于中心频率）谐波的抑制通过负载残端实现，四个负 载残端只会影响环形谐振器偶模的谐振频率，负载残端的电长度与环形谐振器的周长成一 定比例的时候，下频段就会生成一个可控的谐振信号，不同的比例条件下，产生的信号与中 心频率之间的距离正相关且可控。
[0009] 本发明的工作原理是通过均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器在频谱上的同幅反相 叠加来达到对于上频段(大于中心频率）的频率抑制，保证了本振在多次倍频程位置的谐波 信号可以得到很好的抑制；带负载残端的环形谐振器具有简并模的功能，保证了滤波器在 下频段(小于中心频率）的信号抑制，将下频段的信号抑制频率范围向高频段扩展，保证本 振输出信号的纯净，即降低了噪声。
[0010] 本发明的一种宽频带抑制的合成植入滤波器，解决了电路匹配和植入问题，具有 即插即用的功能，提高了谐波抑制效果，保证了本振输出信号的纯净（即降低了噪声)，同时 简化了设计流程，降低了成本，缩小了电路尺寸，具有很好的移植性。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明中阶梯阻抗谐振器的原理示意图， 图2为本发明的结构示意图。
[0012] 其中：1、均匀阻抗谐振器2、阶梯阻抗谐振器 3、环形谐振器4、负载残端。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：本实施例是针对中心频率为 8300MHz的雷达本振模块的输出信号进行的滤波器设计，以微带线的形式来实现，其物理参 数是基于介电常数为2. 65、厚度为0. 93mm的聚四氟乙烯板，厚度0. 035mm的铜箱进行设计 的。
[0014] 如图1所示，一种宽频带抑制的合成植入滤波器，包括均匀阻抗谐振器1、阶梯阻 抗谐振器2、环形谐振器3,所述均匀阻抗谐振器1、阶梯阻抗谐振器2经弯曲变形嵌套在环 形谐振器3中，均匀阻抗谐振器1位于阶梯阻抗谐振器2、环形谐振器3之间。
[0015] 本发明中，均匀阻抗谐振器1和阶梯阻抗谐振器2的电长度都是二分之一导波波 长(I)，根据特征阻抗计算公式和电长度与物理长度的转换公式来进行均匀阻抗谐振器1 和阶梯阻抗谐振器2物理参数的设计，特征阻抗&的计算公式：
其中W是宽度，d是介质厚度，％是有效介电常数。
[0016] 电长度〃与物理长度身专换公式，其中
c是光速，/是频率： 根据以上公式可以计算出一个谐振频率（中心频率)为8300MHz、特征阻抗为50Q的二 分之一导波波长的均匀阻抗谐振器1的物理参数。
[0017]为了抑制中心频率之后的每个倍频频率处的谐波信号，阶梯阻抗谐振器2可以在 极宽的上频带多倍频程处产生与谐波信号等幅反相的信号，通过与均匀阻抗谐振器1的耦 合实现与谐波信号的叠加抵消。阶梯阻抗谐振器2的结构如图2所示，为了进一步缩小滤波 器的尺寸，阶梯阻抗谐振器2等分为六个单元，每个单元电长度为0，根据不同的阻抗值， 将六个单元分为三组Z1、Z2、Z3,电长度为2 0的Z1位于阶梯阻抗谐振器2中间，两段电长 度均为0的Z3分别位于阶梯阻抗谐振器2的两端，两段电长度均为0的Z2分别位于Z3 与Z1之间，而Z2的阻抗大小与Z1或者Z3成一定比例，这个比例的选取遵循如下原则：首 先，Z2与Z1、Z3有相同的基频，其次，产生的上频段谐波信号的参数与均匀阻抗谐振器1的 谐波信号的参数等幅反相。最后通过矩形系数来确定最终二者之间的耦合系数，以确定间 隙的大小。耦合系数K可以通过如下公式得出：
其中，FBW是所需频卒带苋，K是耦合糸数，gl=0. 9588,g2=l. 2970,jl=_02028，j2=0. 9477,为分离元件低通滤波器的响应参数。
[0018] 如图1所示，环形谐振器3上带有四个负载残端4,环形谐振器3可以将均匀阻抗 谐振器1下频带的谐振信号远远的推离中心频率。环形谐振器3的直径为D=V'谐振频 率为8300MHz。环形谐振器3的下频段抑制是通过四个负载残端4实现的。根据扰动理论， 四个负载残端4均匀分布在环形谐振器3上，每两个相邻的负载残端4之间的电长度0s 是环形谐振器3周长0r的四分之一，通过横向振动法可以计算出环形谐振器3的奇偶模， 如下公忒所沄，
从上述公式可以看出，四个负载残端4只作用于环形谐振器3的偶模，也就是说只有偶 模的谐振频率会被影响。当负载残端4的电长度0s与环形谐振器3的周长0r的成一定的 比例的时候，下频段就会产生一个可控的谐振信号，在本发明中这个比例是0s= 0.4 0r。 此时，环形谐振器3产生的信号与均匀阻抗谐振器1产生的杂散信号因反相叠加而互相抵 消，提高了对下频段杂散镜像信号的抑制水平。
[0019] 本发明中运用了两种不同的耦合和嵌套结构，其一为将均匀阻抗谐振器1和阶梯 阻抗谐振器2进行变形，形成圆环状嵌套耦合结构；其二，将环形滤波器3与均匀阻抗谐振 器1、阶梯阻抗谐振器2的结构进行嵌套耦合，实现了对应设计原理的独立设计和匹配叠 加，具有即插即用的功能，提高了谐波抑制效果，保证了本振输出信号的纯净，即降低了噪 声，同时简化了设计流程，降低了成本，缩小了电路尺寸，具有很好的移植性。
【主权项】
1. 一种宽频带抑制的合成植入滤波器，其特征在于：包括均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗 谐振器、环形谐振器，所述均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器经弯曲变形嵌套在环形谐振器 中，均匀阻抗谐振器位于阶梯阻抗谐振器、环形谐振器之间，所述阶梯阻抗谐振器等分为六 个单元，每个单元电长度为9，根据不同的阻抗值，将六个单元分为三组Z1、Z2、Z3,电长度 为2 0的Zl位于阶梯阻抗谐振器中间，两段电长度均为0的Z3分别位于阶梯阻抗谐振器 的两端，两段电长度均为0的Z2分别位于Z3与Zl之间，所述环形谐振器上带有四个负载 残端，四个负载残端均匀分布在环形谐振器上。2. 如权利要求1所述的宽频带抑制的合成植入滤波器，其特征在于：所述均匀阻抗谐 振器以中心频率为谐振频率，电长度为二分之一导波波长，阻抗大小为特征阻抗50Q。3. 如权利要求1所述的宽频带抑制的合成植入滤波器，其特征在于：所述阶梯阻抗谐 振器的电长度为二分之一导波波长，阻抗大小为特征阻抗50Q，所述阶梯阻抗谐振器的Z2 与Z1、Z3有相同的基频，在上频段(大于中心频率）的谐波或杂散信号与均匀谐振器的谐波 或杂散信号等幅反相。4. 如权利要求1所述的宽频带抑制的合成植入滤波器，其特征在于：所述环形谐振器 的电长度为二分之一导波波长，四个负载残端均匀分布在环形谐振器上，每两个相邻的负 载残端之间的圆弧长度是环形谐振器周长的四分之一。5. 如权利要求1所述的宽频带抑制的合成植入滤波器，其特征在于：所述环形谐振器 对下频段(小于中心频率）谐波的抑制通过负载残端实现，四个负载残端只会影响环形谐振 器偶模的谐振频率，当负载残端的电长度与环形谐振器的周长成一定比例的时候，下频段 就会生成一个可控的谐振信号，不同的比例条件下，产生的信号与中心频率之间的距离正 相关且可控。
【专利摘要】本发明公开了一种宽频带抑制的合成植入滤波器，主要涉及雷达的宽频带信号抑制和射频模块滤波的技术领域。本发明包括阶梯阻抗谐振器、均匀阻抗谐振器、带负载残端的环形谐振器，通过均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器在频谱上的同幅反相叠加来达到对于上频段（大于中心频率）的频率抑制，保证了本振在多次倍频程位置的谐波信号可以得到很好的抑制；带负载残端的环形谐振器具有简并模的功能，保证了滤波器在下频段（小于中心频率）的信号抑制，将下频段的信号抑制频率范围向高频段扩展，保证了本振输出信号的纯净，即降低了噪声，同时也可以保护本振模块，使其避免因受系统其他模块的干扰而烧毁，本发明的滤波器具有即插即用的功能，不会对整个负载网络造成干扰，简化了设计流程，具有很好的移植性。
【IPC分类】H01P1/212
【公开号】CN105186081
【申请号】CN201510486269
【发明人】高丁宁诚, 谢向前, 周涛, 施春荣, 陈瀚睿, 陆小虎
【申请人】中船重工鹏力（南京）大气海洋信息系统有限公司, 中国船舶重工集团公司第七二四研究所, 中船重工鹏力（南京）智能装备系统有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月11日