专利名称：：一种超宽带滤波器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及ー种短截线加载的五模超宽带微带带通滤波器，属于毫米波与微波器件的设计领域。
背景技术：
：超宽带技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景[1]。“超宽带(ultra-wideband-UWB)”的概念首先由美国军方于1990年提出，其定义的特征是信号的相对带宽大于25%的任何波形。自从2002年美国联邦通信委员会(FederalCommunicationsCommission-FCC)容许超宽带技术的商业应用，超宽带技术开始受到广泛关注。与其他无线技术相比，UWB技术兼有频带宽、功耗低、传输速度快、隐蔽性好、多径分辨能力强、系统容量大、高精度的距离分辨カ等优点，可以很好的满足现代无线通信系统的需要。近年来高性能、小型化已经成为超宽带无线通信系统发展的必然趋势[2]。而滤波器作为其中必不可少的重要元件，其工作性能好坏直接影响到超宽带无线通信系统的整体性能，其尺寸大小也直接影响到整个系统的体积和成本。因此,高性能、小型化的超宽带滤波器的研究成为学者们的关注热点。目前超宽带滤波器的主要设计方法有高低通滤波器组合法，短路分支线法，多模谐振法。前两种方法所设计的滤波器尺寸较大，不利于小型化。而采用多模谐振法无需多级级联就可形成超宽带，结构紧凑、设计简便[3]。近年来，一系列新型的微带双模谐振结构和性能优越的微带双模滤波器被学者们提出并加以研究[4_6]。然而，此类双模谐振器产生的两个谐振模式无法单独调整。2005年，L.Zhu等人首次提出具有阶梯阻抗单元的多模谐振器并应用于超宽带滤波器设计m，实现了一种相对带宽达到110%的三模阶梯阻抗超宽带滤波器。之后很多其他结构的多模超宽带滤波器被提出[8_11]，但上述阶梯阻抗多模谐振器的谐振模式很难被合理分布在所需频带内，并且尺寸较大，因此需要进ー步研究模式谐振模式易于调整的新型高性能、小型化多模微带带通滤波器。本实用新型通过在传统的多模谐振器上加载短截线来实现ー种新型的五模超宽带微带带通滤波器，实现了很好的带内外性能，并且具有结构新颖、频率选择性能高、谐振模式易于调节、尺寸小、成本低的特点。參考文献[I]葛利嘉，曾凡鑫，刘郁林等.超宽带无线通信.北京国防エ业出版社，2006，1-9.[2]蒋新胜.超宽带滤波器的小型化及可控性研究.华东师范大学，2008.[3]王司亮.通信中宽带滤波器的研究.电子科技大学，2008.[4]BoonTiongTan,JongJenYu,SiouTeckChew,MooK-SengLeong,andBan-LeongOoi.“AMiniaturizedDual-ModeRingBandpassFilterwithaNewPerturbation,”IEEETrans.Micro.TheoryTech.,vol.53,no.I,pp.343-348，Jan.2005.[5]W.Kang,W.HongandJ.Y.Zhou.“PerformanceImprovementandSizeReductionofMicrostripDual-ModeBandpassFilter,，’ElectronicsLetters,vol.44，no.6，pp.240—241，Mar.2008.[6]JuanZhang,Guo-HuiLi,Zhi-BinWang,andHui-NaWang.“CompactDual-ModeMicrostripBandpassFilterwithAdjustableTransmissionZero,”MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,vol.51，no.9，pp.2049—2051，Sep.2009.[7]LZhujS.SunandW.Menzel.“Ultra-wideband(UffB)BandpassFiltersUsingMultiple-ModeResonator,”IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,2005，15(11)，pp:796-798.[8]Jung-WooBaikjSang-MinHan,ChandongJeong，JichaiJeongandYoung-SikKim.“CompactUltra-WidebandBandpassFilterwithEBGStructure,”IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,vol.18，no.10，pp.671—673，Oct.2008.[9]RaviDuttGupta，MaheshP.Abegaonkar,AnanjanBasuandShibanK.Koul.“StudiesOnUltra-widebandFiltersUsingStub-LoadedCircularandTriangularResonators,”MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,vol.50，no.11，pp.2917-2922，Nov.2008.[10]SaiWaiWongandLeiZhu.“CompactWidebandBandpassFiltersUsingRhombus-Shapediriple-ModeResonator,”MicrowaveandOpticalTechnologyLetters,vol.51，no.9，pp.2107-2109，Sep.2009.[II]Min-HangWengjChihng-TsungLiauh，Hung-WeiWujandSteveRamrezVargas.“AnUltra-WidebandBandpassFilterWithanEmbeddedOpen-CircuitedStubStructuretoImproveIn-BandPerformance,”IEEEMicrowaveandWirelessComponentsLetters,vol.19，no.3，pp.146—148，Mar.2009。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对
背景技术：
的不足，提供一种涉及毫米波与微波器件的小型化、性能优的五模超宽带微带带通滤波器，该滤波器具有频率选择性能高、尺寸小、易于集成等优势。本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片、第二金属贴片和介质基片，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，所述第一金属贴片包括五模阶梯阻抗谐振器、输入耦合馈线和输出耦合馈线；其中，输入耦合馈线、输出耦合馈线分别与五模阶梯阻抗谐振器耦合连接；所述五模阶梯阻抗谐振器由一段两端对折呈直角U形的低阻线、一段开路短截线和两段短路短截线组成；其中，所述开路短截线加载在所述低阻线的中轴线位置上，所述两段短路短截线对称地加载在低阻线的对折处；[0022]在两段短路短截线的末端分别设置有金属化通孔，并且所述金属化通孔孔径大小与短路短截线的线宽一致；第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过所述金属化通孔相连接。进ー步的，本实用新型的超宽带滤波器，输入耦合馈线和输出耦合馈线均采用交指型耦合线；所述输入耦合馈线和输出耦合馈线分别连接于所述直角U形低阻线的两边相対称的位置。进ー步的，本实用新型的超宽带滤波器，开路短截线为阶梯阻抗结构，由一段低阻线加载在一段高阻线上构成。本实用新型采用上述技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果I、频率选择性能高；在低阻线上加载的ー对短路短截线能够在通带的上、下截止频率附近各产生ー个传输零点，从而获得陡峭的裙边带，提高了滤波器的频率选择性。2、尺寸小；由于该滤波器所采用的是阶梯阻抗谐振器，相对于均匀阻抗谐振器来说尺寸有很大的缩减，并且对该谐振器进行了适当的折叠，因而所实现的滤波器具有结构紧凑、尺寸小的特点。3、谐振模式易于调节；由于该滤波器采用多模谐振法来设计，通带内的五个谐振模式都可以被该阶梯阻抗谐振器的不同尺寸參数进行调整，因此可方便地将该五个模式均匀分布在超宽带频段内，当加以适当的强耦合即可构成超宽带通帯。4、成本低；由于该滤波器结构仅由单层介质板外加上、下两层金属敷层构成，所以可采用目前非常成熟的单层印刷电路板(PCB)加工エ艺来生产，再加上其小型化的特点，使得整个板材尺寸更小，加工成本十分低廉。5、易于集成；由于该滤波器采用的是微带结构，体积小，重量轻，因此易于与其他电路集成。图I是本实用新型的结构俯视图。图2是本实用新型的结构侧视图。图3是本实用新型的结构仰视图。图4是本实用新型的仿真和实测频率响应对比图。图5是本实用新型的仿真和实测群时延对比图。图中标号说明1_第一金属贴片；2_第二金属贴片；3_介质基片；4_五模阶梯阻抗谐振器；5_输入耦合馈线；6_输出耦合馈线；7_低阻线；8_开路短截线；9、10-短路短截线；11、12_金属化过孔。具体实施方案以下结合附图对技术方案的实施作进ー步的详细描述如图I所示，本实用新型的超宽带滤波器的第一金属贴片I包括五模阶梯阻抗谐振器4、输入耦合馈线5和输出耦合馈线6。五模阶梯阻抗谐振器4由一段低阻线7、一段开路短截线8和两段短路短截线9、10组成，开路短截线8加载在低阻线7的中间位置，并且两段短路短截线9、10对称地加载在低阻线7的底线的两边。[0039]开路短截线8为阶梯阻抗开路结构，由一段低阻线连接在一段高阻线上构成。在两段短路短截线上分別设置有金属化通孔11、12，并且通孔孔径大小与短路线线宽一致。输入耦合馈线5、输出耦合馈线6采用交指型耦合线。如图2所示，本实用新型的超宽带滤波器的结构包括第一金属贴片I、第二金属贴片2和介质基片3，两个金属贴片分别包覆在介质基片的两面。金属贴片厚度为0.017mm,介质基片这里米用RogersRT/duroid6010,厚度为0.508mm。如图3所示，与第一金属贴片相对应，第二金属贴片上面也设置两个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。在工作时，信号通过输入耦合馈线5端ロ对五模阶梯阻抗谐振器4进行馈电，最后由输出耦合馈线6端ロ输出。该谐振器可在超宽带通带范围内产生五个谐振模式，两个偶模和三个奇模，调节开路短截线8的尺寸參数可以用来控制偶模的谐振频率，而对奇模没有任何影响。改变低阻线7、两段短路短截线的尺寸对奇、偶模都能进行调节。因此该五个模式可以分别被谐振器的不同尺寸參数方便地调节，当加以适当的强耦合，即增大交指耦合馈线的长度，就可构成超宽带通帯。加载的两段短路短截线可以用来在通带两侧产生两个传输零点，来获得陡峭的裙边带。如图4所示，为仿真和实测的Sn、S21频率响应对比图。所实现的超宽带通带3分贝通带范围为3.19-10.57GHz，相对带宽达93.2%，通带内插入损耗小于-0.8分贝，回波损耗都在-13分贝以下。该滤波器共产生两个传输零点，分别位于通带上、下截止频率附近，插入损耗低于-65分贝。上阻带延伸到18.3GHz，差损低于-20分贝。仿真和实测结果吻合很好。如图5所示,显示在通带内仿真和实测的群时延,变化范围在0.3ns到0.54ns之间，在通带内群时延变化平缓。权利要求1.一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片(I)、第二金属贴片(2)和介质基片(3)，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，其特征在于所述第一金属贴片(I)包括五模阶梯阻抗谐振器(4)、输入耦合馈线(5)和输出耦合馈线(6);其中，输入耦合馈线(5)、输出耦合馈线(6)分别与五模阶梯阻抗谐振器(4)连接；所述五模阶梯阻抗谐振器由一段两端对折呈直角U形的低阻线(7)、一段开路短截线(8)和两段短路短截线组成；其中，所述开路短截线(8)加载在所述低阻线(7)的中轴线位置上，所述两段短路短截线对称地加载在低阻线(7)的对折处；在两段短路短截线的末端分别设置有金属化通孔，并且所述金属化通孔孔径大小与短路短截线的线宽一致；第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过所述金属化通孔相连接。2.根据权利要求I所述的超宽带滤波器，其特征在于输入耦合馈线(5)和输出耦合馈线(6)均采用交指型耦合线，所述输入耦合馈线(5)和输出耦合馈线(6)分别连接于所述直角U形低阻线(7)的两边相对称的位置。3.根据权利要求I所述的超宽带滤波器，其特征在于开路短截线(8)为阶梯阻抗结构，由一段低阻线加载在一段高阻线上构成。专利摘要本实用新型提供一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片(1)、第二金属贴片(2)和介质基片(3)，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，第一金属贴片包括五模阶梯阻抗谐振器(4)、输入耦合馈线(5)和输出耦合馈线(6)，五模阶梯阻抗谐振器(4)由一段低阻线(7)、一段开路短截线(8)和两段短路短截线构成，在两段短路短截线末端各设置金属化通孔；第二金属贴片上设有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，并通过金属化通孔与第一金属贴片相连接。本实用新型采用短截线加载的五模谐振器来实现一种新型的超宽带微带带通滤波器，具有结构新颖、频率选择性能高、谐振模式易于调节、尺寸小、成本低的特点。文档编号H01P1/20GK202523821SQ201220070258公开日2012年11月7日申请日期2012年2月29日优先权日2012年2月29日发明者谢中山,赵永久,邓宏伟,陈雯申请人:南京航空航天大学