一种基于u型槽谐振器的陷波超宽带滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波传输器件技术领域，具体涉及一种基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器。
【背景技术】
[0002]超宽带(Ultra-wideband, UWB)技术是近年来以其成本低、功耗小、数据传输速率高、安全性好等优点而成为国际上新兴的一种无线通信技术。自2002年美国联邦通信委员会(Federal Communicat1ns Commiss1n, FCC)将 3.1GHz ?10.6GHz 的频段批准用于商业通信以来，超宽带通信技术受到了越来越多的重视。滤波器是超宽带系统中的一个关键元件，如何设计出结构紧凑，性能良好的超宽带带通滤波器己经成为研究者们追逐的目标。但是，在整个超宽带频段范围内，由于已经存在其它各种窄带无线通信信号，比如射频识别即RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，常用有6.8GHz射频识别信号等。而这些无线通信信号会严重干扰超宽带系统，为了抑制不同系统之间的相互干扰，保证超宽带系统正常工作，迫切需求具有陷波特性的高性能小型化超宽带滤波器。
[0003]现有文献报道的具有陷波特性的超宽带滤波器结构:
[0004]文献 1(Shaman, H., and J.S.Hong, Asymmetric Parallel-Coupled Lines forNotch Implementat1n in UWB Filters, IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters, 2007, 17:516-3518)中利用在平行耦合线上加载开路支节来设计带陷波超宽带滤波器，结构简单，然而陷波频带的中心频率不易调节；
[0005]文献2(Hao, Z.C.，and J.S.Hong, Compact UWB Filter With Double Notch-BandsUsing Multilayer LCP Technology,IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters, 2009, 19:500-502)中利用多层结构之间的宽边耦合来设计带陷波超宽带滤波器，但多层结构不易应用于微波电路及制作成本昂贵，不易于量产；
[0006]文献3 (Wei, F., ff.T.Li, X.ff.Shi, and Q.L.Chen., Compact UWB Bandpass Filterwith Triple-notched Bands Using Stepped Impedance Resonator, IEEE Microwave andWireless Components Letters, 2012，22:512-514)中通过f禹合阶梯阻抗谐振器到超宽带滤波器，获得所期望的带陷波超宽带滤波器，属于单层结构的带陷波超宽带滤波器，易于加工及集成，但是陷波频带的带宽不易调节，且通带的选择性及阻带特性不理想，且额外增加了电路的尺寸。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，具有陷波特性，且结构简单、小型化、带内选择性好，便于产品调试及批量生产。
[0008]为了达到上述目的，实现本发明的技术解决方案为:一种基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，包括一个微带基板，微带基板的反面部分作为接地金属板；微带基板的两侧分布有第一输入\输出端口和第二输入\输出端口；
[0009]微带基板的正面部分设置有第一均匀线传输单元、第二均匀传输线单元、第一平行耦合馈线、第二平行耦合馈线、枝节加载的E型多模谐振结构；
[0010]所述E型多模谐振结构包括第一开路谐振枝节、第二开路谐振枝节、中心谐振枝节;
[0011]所述第一均匀传输线单元、第二均匀传输线单元分别位于微带基板的左右两端且处于同一直线上，所述的第一输入\输出端口与第一均匀传输线相连接，第二输入\输出端口与第二均匀传输线相连接；
[0012]所述的第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线分别呈“[”和“]”形，且开口端相向排列；第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线的开口端均与E型谐振结构的中心谐振枝节相连接；第一平行耦合馈线非开口端与第一均匀传输线单元相连接，第二平行耦合馈线非开口端与第二均匀传输线单元相连接；
[0013]E型多模谐振结构还包括嵌入在E型多模谐振结构上的U型槽谐振器，U型槽谐振器由开设在E型多模谐振结构上的三条依次连接且宽度相同的直线形沟槽构成，且两端的直线形沟槽均与中间的直线形沟槽垂直并处于中间的直线形沟槽的同一侧。
[0014]本发明与现有技术相比，其显著优点:1)利用E型谐振结构获得覆盖超宽带通信频段3.1-10.6GHz的超宽带滤波器，实现该滤波器具有良好带内选择性能和带外抑制效果；2)陷波的中心频率可以通过改变的U-型缺陷微带结构的物理长度进行调整；3)陷波的带宽可以通过改变的U-型缺陷微带结构的物理宽度进行调整；4)超宽带滤波器的结构简单实现了小型化，加工容易，生产成本低及便于调试。
【附图说明】
[0015]图1是本发明基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器的立体示意图。
[0016]图2是本发明基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器的正面示意图。
[0017]图3是本发明随U型槽谐振器长度变化的频率响应特性仿真曲线。
[0018]图4是本发明基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器频率响应仿真曲线。
【具体实施方式】
[0019]本发明基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，如图1所示，包括一个微带基板12，微带基板12的反面部分作为发明基于U型槽谐振器的带陷波超宽带滤波器的接地金属板。微带基板12的两侧分布有两个输入\输出端口，即第一输入\输出端口 1和第二输入\输出端口 2。
[0020]如图2所示，在微带基板12的正面部分设置有:第一均匀线传输单元3、第二均匀传输线单元4、第一平行耦合馈线5、第二平行耦合馈线6、枝节加载的E型多模谐振结构7，其中，E型多模谐振结构7由T型双模谐振器折叠而成，其包括第一开路谐振枝节8、第二开路谐振枝节9、中心谐振枝节11。
[0021]所述第一均匀传输线单元3、第二均匀传输线单元4分别位于微带基板12正面的左右两端且处于同一直线上，所述的第一输入\输出端口 1与第一均勻传输线3相连接，第二输入\输出端口 2与第二均匀传输线4相连接；
[0022]所述的第一平行耦合馈线5和第二平行耦合馈线6分别呈“[”和“]”形，并以开口端相向排列；且第一平行耦合馈线5和第二平行耦合馈线6的开口端均与E型谐振结构7的中心谐振枝节11相连接；第一平行耦合馈线5非开口端与第一均匀传输线单元3相连接，第二平行耦合馈线6非开口端与第二均匀传输线单元4相连接；
[0023]E型多模谐振结构7还包括嵌入在E型多模谐振结构7上的U型槽谐振器10，U型槽谐振器10由开设在E型多模谐振结构7上的三条依次连接且宽度相同的直线形沟槽构成，且两端的直线形沟槽均与中间的直线形沟槽垂直并处于中间的直线形沟槽的同一侧。U型槽谐振器10相当于一个独立的半波长谐振器，从而获得陷特性波。U型槽谐振器10所获得的陷波频带范围可覆盖RFID(6.85 GHz)，通过调节组成U型槽谐振器10的三条直线形沟槽的长度，可以实现对陷波频带中心频率的调节。通过改变组成U型槽谐振器10的三条直线形沟槽的宽度，可以实现对陷波频带带宽的调节。
[0024]作为优选方案，所述的微带基板12的介电常数为3.38，厚度为0.813mm，损耗角为0.0027。
[0025]本发明的有益效果可以通过以下仿真实验进一步说明:
[0026]实验一:利用高频仿真软件Ansoft HFSS 11.0对具有不同长度U型槽谐振器10的陷波超宽带滤波器进行频率响应特性仿真，频率响应特性包括:S21 (插入损耗)参数。
[0027]如图3所示,本实施例的频率特性包括:S21 (插入损耗)参数。横坐标代表频率分量，单位为GHz，纵坐标代表幅度变量，单位为dB。从图3可以看出，通过调节U型槽谐振器的长度，可以实现陷波中心频率的可调。
[0028]实验二:利用高频仿真软件Ansoft HFSS11.0对具有指定长度U型槽谐振器10的陷波超宽带滤波器进行频率响应特性仿真以及利用矢量网络分析仪Agilent N5244A进行了实物测试，频率特性包括:S21(插入损耗)参数和S11 (回波损耗)参数。
[0029]如图4所示，频率特性包括:S21(插入损耗)参数和S11 (回波损耗)参数。横坐标代表频率分量，单位为GHz，左面纵坐标代表幅度变量，单位为dB。从图4可以看出，在中心频率6.8GHz处具有陷波特性，陷波幅度均大于25dB，在频率2.0GHzU0.9GHz处有两个传输零点实现该滤波器具有良好的选择性，且超宽带滤波器的带外抑制特性很好，-10dB的抑制可以达到16GHz。
【主权项】
1.一种基于u型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，其特征在于，包括一个微带基板(12)，微带基板(12)的反面部分作为接地金属板；微带基板(12)的两侧分布有第一输入\输出端口⑴和第二输入\输出端口⑵； 微带基板(12)的正面部分设置有第一均匀线传输单元(3)、第二均匀传输线单元(4)、第一平行耦合馈线(5)、第二平行耦合馈线(6)、枝节加载的E型多模谐振结构(7)； 所述E型多模谐振结构(7)包括第一开路谐振枝节(8)、第二开路谐振枝节(9)、中心谐振枝节(11); 所述第一均匀传输线单元(3)、第二均匀传输线单元(4)分别位于微带基板(12)的左右两端且处于同一直线上，所述的第一输入\输出端口(1)与第一均勻传输线(3)相连接，第二输入\输出端口(2)与第二均勻传输线(4)相连接； 所述的第一平行耦合馈线(5)和第二平行耦合馈线(6)分别呈“[”和“]”形，且开口端相向排列；第一平行耦合馈线(5)和第二平行耦合馈线(6)的开口端均与E型谐振结构(7)的中心谐振枝节(11)相连接；第一平行耦合馈线(5)非开口端与第一均匀传输线单元(3)相连接，第二平行耦合馈线(6)非开口端与第二均匀传输线单元(4)相连接； E型多模谐振结构(7)还包括嵌入在E型多模谐振结构(7)上的U型槽谐振器(10)，U型槽谐振器(10)由开设在E型多模谐振结构(7)上的三条依次连接且宽度相同的直线形沟槽构成，且两端的直线形沟槽均与中间的直线形沟槽垂直并处于中间的直线形沟槽的同一侧。2.如权利要求1所述基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，其特征在于，通过改变组成U型槽谐振器(10)的三条直线形沟槽的长度，调节陷波频带的中心频率；通过改变组成U型槽谐振器(10)的三条直线形沟槽的宽度，调节陷波频带的带宽。3.如权利要求1所述基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器，其特征在于，所述的微带基板(12)的介电常数为3.38，厚度为0.813mm，损耗角为0.0027。
【专利摘要】本发明提出一种基于U型槽谐振器的陷波超宽带滤波器。在微带基板的正面部分设置有枝节加载的E型多模谐振结构；所述E型多模谐振结构包括第一开路谐振枝节、第二开路谐振枝节、中心谐振枝节，以及嵌入在E型多模谐振结构上的U型槽谐振器，U型槽谐振器由开设在E型多模谐振结构上的三条依次连接且宽度相同的直线形沟槽构成，且两端的直线形沟槽均与中间的直线形沟槽垂直并处于中间的直线形沟槽的同一侧。U型槽谐振器相当于一个独立的半波长谐振器，从而获得陷特性波。本发明具有陷波特性，且结构简单、小型化、带内选择性好，便于产品调试及批量生产。
【IPC分类】H01P1/203
【公开号】CN105322252
【申请号】CN201410378484
【发明人】宋耀良, 翁美丽, 赵俊顶
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年8月1日