多零点紧凑型微带滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多零点紧凑型微带滤波器，属于微波通信技术领域。
【背景技术】
[0002]滤波器是很多无线电系统中许多设计问题的关键，滤波器可以对频率进行拆分和重组;可以降低不同功能电路之间的串扰;并且在阻抗匹配中、相位特性转换中、均衡某一网络的输出功率而设计的电路中也有像滤波器的网络。
[0003]随着无线通信系统向着小型化多功能的方向发展，要求滤波器也向着小型化高性能的方向发展，滤波器的高性能主要表现在它的带外抑制特性上。传统滤波器是通过增加谐振器的个数来实现滤波器优良的带外抑制特性，这样会增大系统的体积，增加系统损耗。现今人们也提出了很多新的减小滤波器体积提高滤波器性能的方法，较有显著效果的为在滤波器带外引入多个传输零点。实现传输零点的方法很多，主要有零度馈电技术、交叉耦合技术、开路枝节加载技术、源-负载親合技术及混合电磁親合技术。根据已有文献，混合親合技术较其它两种耦合技术可以引入更多的传输零点，近年来受到了学者们的广泛关注。对于减小滤波器的体积的方法可以归纳为两种:一为运用多层结构，即将滤波器各结构单元分布在不同层;二为设计结构紧凑的谐振器单元。
【发明内容】
[0004]为克服现有微带滤波器带外抑制低，体积大，零点无法控制等缺陷，本发明提出了一款带外多个传输零点的小型化高带外抑制的微带线滤波器。
[0005]本发明采取的技术方案是:一种多零点紧凑型微带滤波器，包括上层微带结构、中间介质基板和底层金属地板;所述上层微带结构包括输入端传输线、输出端传输线、第一阻抗谐振器，第二阻抗谐振器，第三阻抗谐振器，第四阻抗谐振器，所述第一阻抗谐振器包括第一圆弧阻抗线和第一扇形阻抗线，第二阻抗谐振器包括第二圆弧阻抗线和第二扇形阻抗线，第三阻抗谐振器包括第三圆弧阻抗线和第三扇形阻抗线，第四阻抗谐振器包括第四圆弧阻抗线和第四扇形阻抗线，所述第一圆弧阻抗线一端连接第一扇形阻抗线，另一端连接第一圆弧馈线，第一圆弧馈线与输入端传输线连接，同时其另一端与第二圆弧馈线的一端连接形成圆形接地孔，所述第二圆弧馈线的另一端与第二圆弧阻抗线的一端连接，第二圆弧阻抗线的另一端与第二扇形阻抗线连接;所述第三圆弧阻抗线一端连接第三扇形阻抗线，另一端连接第三圆弧馈线，第三圆弧馈线与输出端传输线连接，同时其另一端与第四圆弧馈线的一端连接形成圆形接地孔，所述第四圆弧馈线的另一端与第四圆弧阻抗线的一端连接，第四圆弧阻抗线的另一端与第四扇形阻抗线连接;所述第一扇形阻抗线、第二扇形阻抗线、第三扇形阻抗线和第四扇形阻抗线之间彼此留有间隙并且其中心形成共同的中心圆孔。
[0006]所述的第一圆弧阻抗线、第二圆弧阻抗线、第三圆弧阻抗线和第四圆弧阻抗线的圆心角分别为π/4。
[0007]所述第一扇形阻抗线、第二扇形阻抗线、第三扇形阻抗线和第四扇形阻抗线形成的内圆半径R2为1.4mm，形成的外圆半径R3为4.05mm。
[0008]所述中心圆孔的中心点距第一圆弧阻抗线或者第二圆弧阻抗线或者第三圆弧阻抗线或者第四圆弧阻抗线的距离R4为4.15mm。
[0009]所述第一圆弧阻抗线、第二圆弧阻抗线、第三圆弧阻抗线和第四圆弧阻抗线的线宽均为0.4mm。
[0010]所述中心圆孔的中心点距第一圆弧馈线或者第二圆弧馈线或者第三圆弧馈线或者第四圆弧馈线的距离R6为5.0mm。
[0011]所述第一圆弧馈线、第二圆弧馈线、第三圆弧馈线和第四圆弧馈线的线宽均为R6为0.4mmο
[0012]所述中心圆孔的圆心和圆形接地孔的圆心之间连接形成的竖线与第四圆弧阻抗线和第四扇形阻抗线的连接处之间的夹角α为42.0度;所述中心圆孔的圆心和圆形接地孔的圆心之间连接形成的竖线与第三圆弧馈线和输出端传输线的连接处之间形成的夹角Θ为38.0度;所述所述中心圆孔的圆心和圆形接地孔的圆心之间连接形成的竖线与第四圆弧阻抗线和第四圆弧馈线的连接处之间的夹角β为88.0度。
[0013]所述第一扇形阻抗线、第二扇形阻抗线、第三扇形阻抗线和第四扇形阻抗线之间彼此的间隙宽度SI为0.1mm。
[OOM]所述输入端传输线和输出端传输线的线宽WO为1.1mm;所述圆形接地孔的半径Rl为0.5mmο
[0015]本发明的有益效果是:运用了新的谐振器结构一四分之一扇形SIR，运用了改进型的盒型结构一将混合电磁耦合引入盒型结构当中，设计了一款具有多个位置可调传输零点的微带滤波器。该滤波器引入了多个传输零点，这些零点无论对滤波器的高阻带还是低阻带都起到了很高的抑制作用。在实际应用中可以根据项目的不同需要来调整滤波器参数，进而改变滤波器传输零点所在的位置，达到有针对性、有效的滤除系统带外噪声的目的。本发明适用于射频微波电路中，可以根据实际情况的需要来调整滤波器参数来改变传输零点所在位置，达到有针对性、有效的滤除系统带外噪声的效果;其除具有高带外抑制特性，还具有结构紧凑、体积小、易于加工制造、易于集成的优点。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的整体结构示意图。
[0017]图2是滤波器的频率响应曲线图。
[0018]图3是α对响应曲线的影响情况比较图。
[0019]图4是Rl对响应曲线的影响情况比较图。
[0020 ]图5是R2对响应曲线的影响情况比较图。
[0021 ]图6是Θ对响应曲线的影响情况比较图。
[0022]图7是由HFSS13.0仿真的响应曲线和用矢量网络分析仪AgilentE8363B测得的实际曲线比较图。
[0023]图中:1-输入端传输线，2-输出端传输线，3-第一扇形阻抗线，4-第二扇形阻抗线，5-第三扇形阻抗线，6-第四扇形阻抗线，7-第一圆弧阻抗线，8-第二圆弧阻抗线，9-第三圆弧阻抗线，10-第四圆弧阻抗线，11-第一圆弧馈线，12-第二圆弧馈线，13-第三圆弧馈线，14-第四圆弧馈线。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0025]如图1所示，该滤波器实施于厚度为0.508mm，介电常数为3.66，正切值损耗为0.002的Rogers R4350作为基板材料上，正面为滤波器电路，反面为敷铜接地面。该滤波器的电路网络微带结构包括输入端传输线I，输出端传输线2，四个四分之一波长扇形阶梯阻抗谐振器(λ/4扇形SIR)。滤波器输入、输出采用直接馈电的方式，输入、输出微带线的特性阻抗为50 Ω。为使谐振器更加紧凑将谐振器中低阻抗线也折成中心角为π/4的圆弧形状，SP第一圆弧阻抗线7、第二圆弧阻抗线8、第三圆弧阻抗线9、第四圆弧阻抗线10的圆心角;扇形低阻抗线相互靠近形成电耦合，谐振器间公用的接地孔形成磁耦合。
[0026]图2为利用电磁场仿真软件AnsoftHFSS13.0对滤波器进行仿真，得到的滤波器的频率响应曲线。由图2可知，滤波器在低端引入一个传输零点，高端阻带引入了两个零点，这两个零点明显的改善了滤波器在高阻带上的抑制强度和抑制范围。传输零点TZl为混合电磁耦合产生;TZ2，TZ3为阶梯型阻抗结构产生。其中，TZ3所在频率点还存在一个传输零点，为此滤波器谐波产生。交叉耦合所产生的零点所在频率较低，在响应图上没有表现出来，但它对低频抑制作用是可以从频率响应图中表现出来的。
[0027]传输零点的位置受馈电位置、电耦合强度、磁耦合强度等多方面的影响。图3至图6给出了滤波器中各个量对响应曲线的影响情况。ΤΖ2随α、θ的减小，向靠近通带的方向移动，同时通带平坦度会减小；而ΤΖ3随α、θ的