专利名称：能够抑制wlan信号干扰的小型超宽带滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种通信技术领域的滤波器，具体是一种能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器。
背景技术：
随着室内高速无线数据接入技术的发展，要求未来的无线通信系统比现有系统具有更大的数据吞吐量。因此，作为一种有效的短距离无线接入技术，超宽带(UWB)技术日益得到重视。针对IEEE 802.15.3a标准提出分配3.1～10.6GHz频段给超宽带通信使用的需要，超宽带滤波器作为无线通信系统中关键的无源器件之一，成为研究热点之一。对于UWB滤波器要求工作在3.1～10.6GHz这样一个非常宽的频带内，同时要求该滤波器必须具有比较小的尺寸，以便能和其他电路集成，而传统的均匀传输线平行耦合微带线的设计方法无法设计出这么宽频带的滤波器。而且无限局域网通信(WLAN)的标准IEEE 802.11a将5.15-5.35GHz和5.470-5.725GHz(或5.725-5.825GHz)这两个频段都作为其工作频段，在两种系统都存在的情况下，可能会对通信形成干扰，因此有必要设计一种能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器。
经对现有技术的文献检索发现，2007年2月Hussein Shaman等人在IEEEMicrowave and Wireless Components Letters(微波和无线器件快报)，17卷第3期发表了“Ultra-wideband(UWB)bandpass filter with embedded bandnotch structures(内置阻带的超宽带带通滤波器)”，在该文中提出了利用断路的短截线来实现高阶的带通滤波器，并且用开路线来实现带阻特性。但是该文献中的滤波器的插损比较大，并且整个电路的面积也比较大。检索中还发现，2006年8月Sheng Sun等人在IEEE Microwave and Wireless Components Letters，(微波和无线器件快报)第16卷第8期上发表了“Capacitive-endedinterdigital coupled lines for UWB bandpass filters with improvedout-of-band performances(端接容性插指耦合传输线来实现向高带外特性的超宽带带通滤波器)”，在该文中提出了不同几何形状的插指耦合传输线来设计超宽带滤波器，但是在该文中带外抑制只能达到16GHz左右，在实际使用中还存在一些问题。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，使其能够解决现有微带滤波器频带窄、尺寸较大、带外抑制频带窄的不足。本发明覆盖3.0-10.8GHz这样一个比较宽的频带，带外抑制至少能够达到20GHz，能够抑制WLAN的IEEE 802.11a标准频段的信号对IEEE 802.15.3a标准的频段干扰的小型超宽带滤波器，其结构主要是由带通滤波器和带阻滤波器的级联构成。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括正面部分、反面部分和输入\输出端口。
所述的正面部分包括叉指电容单元、T型短截线单元、过孔单元、均匀传输线单元、H型槽线单元和介质板。叉指电容单元有两个，其中第一个叉指电容单元的一端和均匀传输线相连，另一端和T型短截线相连。第二个叉指电容单元的一端和T型短截线相连，另一端和H型槽线单元，相连。T型短截线单元有一个，T型短截线单元的两端分别连接在第一和第二叉指电容单元，第三端连接过孔单元。过孔单元有一个，连接T型短截线单元和位于反面部分的接地单元。
所述的输入\输出端口有两个，每个端口分别和一个均匀传输线单元相连。
所述的反面部分包括非均匀DGS(缺陷地)单元、H型slot(缝隙)结构单元和接地单元。非均匀DGS单元共有六个，各单元的外形尺寸以等差数列非均匀排列。H型slot结构单元共有两个，并以中心对称排列。上述的六个非均匀DGS单元和两个H型slot结构单元都是在接地单元上刻蚀去除相应的结构形状，从而形成相应的空气单元。
所述的叉指电容单元位于电路板正面，两个叉指电容单元的指的比值均为2∶1，指间的间距是0.22mm，两个叉指电容单元以中心对称分布。连接第一叉指电容一端的均匀传输线单元是50Ω均匀传输线，两个叉指电容单元之间通过T型短截线单元相连接，在第二叉指电容另一端连接的是H型槽线单元。
所述的H型槽线单元位于介质板正面，它是通过在第二个均匀传输线单元上刻蚀去相应的H型槽而实现的，其一端连接第二叉指电容单元，另一端连接均匀传输线单元。
所述的六个DGS单元，其哑铃型DGS两端的头的部分位于T型短截线单元和两个叉指电容单元的下方的下方。哑铃型DGS单元阵列结构是呈等差数列的非均匀排列。
所述的两个H型slot结构单元分别位于第一和第二叉指电容的下方。
所述的两个叉指电容单元、一个T型短截线单元、两个均匀传输线单元、一个过孔单元和接地单元均为导体，六个DGS单元、两个H型slot结构单元是在接地单元上面刻蚀去掉相应的形状，从而形成空气单元结构，H型槽线单元是在第二个均匀传输线单元上刻蚀去掉相应的形状，从而形成槽线单元结构。
所述的介质板为低介电常数物质，其介电常数为2.65。
本发明通过由背面的DGS单元来实现低通滤波器，由正面的叉指电容单元和T型短截线单元来实现高通滤波器，从理论上来讲只要分别调节低通滤波器的截止频率和高通滤波器的截止频率在一定范围内可以实现任何带宽的带通滤波器，该电路具有结构紧凑的特点，有利于和其它射频(RF)电路的集成。并且本发明采用的是高阶高通滤波器，采用本结构后从频率特性可以看到在低频部分由截止频率到通带的过渡带很窄，减小了该超宽带滤波器的矩形系数。同时由于采用了H型槽线结构实现了带阻特性，能够成功抑制无限局域网通信(WLAN)的标准IEEE802.11a的干扰信号。
图1为本发明超宽带滤波器总体的结构示意2为本发明超宽带滤波器的正面结构示意3为本发明超宽带滤波器的反面结构示意4为本发明超宽带滤波器仿真的频率特性示意图具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括正面部分、反面部分和输入\输出端口，输入\输出端口分别和正面部分和反面部分相连接。其中正面部分和输入\输出端口的信号连接，反面部分和地连接。
输入\输出端口有两个，分别为第一输入\输出端口1和第二输/入\输出端口9。
如图2所示，本实施例所述的正面部分包括第一均匀传输线单元2、第二均匀传输线单元8、第一叉指电容单元3、第二叉指电容单元6、T型短截线单元4、过孔单元5、H形槽线单元7、介质板10。输入\输出端口有两个，第一输入\输出端口1和第一均匀传输线单元2相接，第二输入\输出端口9和第二均匀传输线单元8相接，第一叉指电容单元3和第二叉指电容单元6通过T型短截线单元4相连接。第一叉指电容单元3的一端和第一均匀传输线单元2相连，另一端和T型短截线单元4相连。第二叉指电容单元6的一端和T型短截线单元4相连，另一端和H型槽线单元7相连。过孔单元5有一个，连接T型短截线单元4和位于反面部分的接地单元19。介质板10是起支撑作用，介质板10的一面上是第一均匀传输线单元2、第二均匀传输线单元8、第一叉指电容单元3、第二叉指电容单元6、T型短截线单元4、H形槽线单元7。介质板10的另一面上是第一DGS单元12、第二DGS单元13、第三DGS单元14、第四DGS单元15、第五DGS单元16、第六DGS单元17、第一H型slot结构单元11、第二H型slot结构单元18和接地单元19。过孔单元5穿过介质板10。
如图3所示，本实施例所述的反面部分包括第一DGS单元12、第二DGS单元13、第三DGS单元14、第四DGS单元15、第五DGS单元16、第六DGS单元17、第一H型slot结构单元11、第二H型slot结构单元18和接地单元19。
第一H型slot结构单元11、第二H型slot结构单元18分别位于第一叉指电容单元3、第二叉指电容单元6的下方。第一DGS单元12和第六DGS单元17分别位于第一叉指电容单元3、第二叉指电容单元6的下方，并以中心对称分布。第二DGS单元13、第三DGS单元14、第四DGS单元15和第五DGS单元16都位于T型短截线单元4的下方。
所述的第一叉指电容单元3、第二叉指电容单元6指的比值为2∶1，指间的间距是0.22mm，连接第一叉指电容单元3一端的第一均匀传输线单元2是50Ω均匀传输线。
所述的六个DGS单元12、13、14、15、16、17，其哑铃型DGS两端的头的部分在T型短截线单元4、第一叉指电容单元3和第二叉指电容单元6的下方，哑铃型DGS阵列结构是呈等差数列的非均匀排列。
所述的第一叉指电容单元3位于第一、第二H型slot单元11、18所处位置的上方。所述的第二叉指电容单元6位于第一、第六DGS单元12、17所处位置的上方。
所述的两个叉指电容单元3、6，T型短截线单元4，均匀传输线单元2、8，过孔单元5和接地单元19均为导体。
所述的六个DGS单元12、13、14、15、16、17和两个H型slot结构单元11、18都是在接地单元19上刻蚀去相应的哑铃形结构和缝隙结构的形状，形成空气单元。
所述的H型槽线单元7是在第二均匀传输线单元8上刻蚀去掉相应的形状，从而形成槽线单元结构。
所述的介质板10为低介电常数物质，其介电常数为2.65。
本实施例所述的第一输入\输出端口1外接信号源，外加的激励信号通过均第一匀传输线单元2、第一叉指电容单元3，再通过T型短截线单元4、第二叉指电容单元6、H形槽线单元7和第二均匀传输线单元8最后经由第二输入\输出端口9到达外部电路，实现对信号进行滤波。级联的叉指电容和T型短截线具有滤除低频信号的功能，周期性的DGS结构具有滤除高频信号的功能，H型槽线具有带阻功能，将三者结合起来实现能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器。
如图4所示，本实施例的频率特性包括S21(传输损耗)参数和S11(回波损耗)参数。其中横坐标代表频率变量，单位为GHz；纵坐标代表幅度变量，单位为dB。本发明的超宽带滤波器的通带是3.0GHz-5.15GHz和5.85GHz-10.8GHz，S21参数在通带内大于-1.0dB，S11参数在通带内小于-14dB。
权利要求
1.一种能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，包括正面部分、反面部分和输入\输出端口，其特征在于，所述的正面部分包括第一均匀传输线单元(2)、第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)、T型短截线单元(4)、过孔单元(5)、H型槽线单元(7)、第二均匀传输线单元(8)、介质板(10)；输入\输出端口有两个，第一输入\输出端口(1)和第一均匀传输线单元(2)相接，第二输入\输出端口(9)和第二均匀传输线单元(8)相接，第一叉指电容单元(3)和第二叉指电容单元(6)通过T型短截线单元(4)相连接，第一叉指电容单元(3)的一端和第一均匀传输线单元(2)相连，另一端和T型短截线(4)相连，第二叉指电容单元(6)的一端和T型短截线(4)相连，另一端和H型槽线单元(7)相连；所述的反面部分包括第一DGS单元(12)、第二DGS单元(13)、第三DGS单元(14)、第四DGS单元(15)、第五DGS单元(16)、第六DGS单元(17)、第一H型slot结构单元(11)、第二H型slot结构单元(18)和接地单元(19)；第一H型slot结构单元(11)、第二H型slot结构单元(18)分别位于第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)的下方；第一DGS单元(12)、第六DGS单元(17)分别位于第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)的下方，并以中心对称分布；第二DGS单元(13)、第三DGS单元(14)、第四DGS单元(15)和第五DGS单元(16)都位于T型短截线单元(4)的下方；所述介质板(10)是起支撑作用，过孔单元(5)穿过介质板(10)，同时过孔单元(5)连接T型短截线单元(4)和接地单元(19)。
2.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一DGS单元(12)、第二DGS单元(13)、第三DGS单元(14)、第四DGS单元(15)、第五DGS单元(16)、第六DGS单元(17)，它们哑铃型DGS两端的头的部分在T型短截线单元(4)、第一叉指电容单元(3)和第二叉指电容单元(6)的下方，哑铃型DGS阵列结构是呈等差数列的非均匀排列。
3.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)、T型短截线单元(4)、第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(8)、过孔单元(5)和接地单元(19)均为导体。
4.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一DGS单元(12)、第二DGS单元(13)、第三DGS单元(14)、第四DGS单元(15)、第五DGS单元(16)、第六DGS单元(17)、第一H型slot结构单元(11)和第二H型slot结构单元(18)都是在接地单元(19)上刻蚀去相应的哑铃形结构和缝隙结构的形状，形成空气单元。
5.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一输入\输出端口(1)外接信号源，外加的激励信号通过第一均匀传输线单元(2)、第一叉指电容单元(3)，再通过T型短截线单元(4)、第二叉指电容单元(6)、H型槽线单元(7)和第二均匀传输线单元(8)，最后经由第二输入\输出端口(9)到达外部电路，实现对信号进行滤波。
6.如权利要求1或2或3或5所述的一种能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)指的比值为2∶1，指间的间距是0.22mm。
7.如权利要求1或5所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的H型槽线单元(7)是在第二均匀传输线单元(8)上刻蚀去掉相应的形状，从而形成槽线单元结构。
8.如权利要求1或3或5所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的第一均匀传输线单元(2)是50Ω均匀传输线。
9.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述的介质板(10)，其介电常数为2.65。
10.如权利要求1所述的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，其特征是，所述介质板(10)，其一面上是第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(8)、第一叉指电容单元(3)、第二叉指电容单元(6)、T型短截线单元(4)、H形槽线单元(7)；另一面上是第一DGS单元(12)、第二DGS单元(13)、第三DGS单元(14)、第四DGS单元(15)、第五DGS单元(16)、第六DGS单元(17)、第一H型slot结构单元(11)、第二H型slot结构单元(18)和接地单元(19)。
全文摘要
一种通信技术领域的能够抑制WLAN信号干扰的小型超宽带滤波器，包括正面部分、反面部分和输入\输出端口。正面部分包括叉指电容单元、T型短截线单元、过孔单元、均匀传输线单元和介质板。叉指电容单元有两个，两个叉指电容单元之间通过一个T型短截线单元相连。输入\输出端口有两个，每个端口和一个均匀传输线单元相连。反面部分包括非均匀DGS单元、H型slot结构单元和接地单元，非均匀DGS单元共有六个，各单元的外形尺寸以等差数列非均匀排列，H型slot结构单元共两个。本发明采用在均匀传输线上开槽的方式减小了电路的面结。
文档编号H03H7/01GK101079605SQ20071004074
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者杨国敏, 金荣洪, 耿军平, 练成栋, 李佳靖 申请人:上海交通大学