专利名称：一种带隙可调微带超宽带滤波器的制作方法
技术领域：
本发明属于电子器件技术领域，特别涉及可调微带超宽带滤波器，可用于无线通信系统射频前端。
背景技术：
随着无线通信技术的迅猛发展，人们对信息技术的要求越来越高，超宽带UWB技术兼有系统简单、功耗小、隐蔽性好、多径分辨能力强、数据传输速率快、成本低、安全性高等优点，使其成为无线通信领域的一个研究热点。超宽带系统通信频率范围为3.1GHz
10.6GHz,由于其频带较宽，其中的频段与一些窄带系统重叠，如频率为3.5GHz的WiMAX系统、频率范围为5.2GHz 5.8GHz的WLAN系统、频率为8.0GHz的卫星通信系统，这些窄带信号容易对超宽带系统通信产生干扰，因此，一些学者提出了具有带隙特性的超宽带滤波器，带隙加载的超宽带滤波器能有效抑制窄带信号的干扰，因而得到广泛关注。2002年2月美国联邦通信委员会FCC宣布将超宽带技术民用化，由此超宽带技术迎来了 一个飞速发展的时代。2008年3月H.R.Arachchige等人在MicrowaveConference.2008 (APMC2008).Asia-Pacific (Dec.16-20，pp.1-4, 2008)上发表了 “UWBBandpass Filter with Tunable Notch on Liquid Crystal Polymer Substrate”，提出了一种带隙可调超宽带滤波器，该滤波器能实现一个带隙的连续可调，但带隙宽度随着频率升高而增大，将会占用有效的通信频段；2011年I月Feng Wei等人在IEEE Transactionson Microwave Theory and Techniques 期刊(vol.21，n0.1，pp.28-30，2011)上发表了“Compact UWB Bandpass Filter With Dual Notched Bands Based on SCRLH Resonator，，，提出一种新型双带隙超宽带滤波器，该滤波器具有两个固定频率的带隙，但两个带隙均不可调，且带宽较宽。
发明内容
本发明目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种新型带隙可调微带超宽带滤波器，实现第一带隙连续可调，第二带隙保持不变的双带隙超宽带特性，以增加频率选择性，缩减带隙宽度。为实现上述目的，本发明的一种带隙可调微带超宽带滤波器，包括微带介质基板1，金属接地板2，多模谐振器3，一对输入输出交指微带馈线4和缺陷地结构5，其特征在于:多模谐振器3的中心加载有“T”形枝节6，以缩减滤波器尺寸；多模谐振器3下面加载有带隙谐振器7，该带隙谐振器由两个对称的阶梯阻抗谐振器71和72以及变容二极管10组成；两个阶梯阻抗谐振器中心连接有一组共地的直流偏置电路11，通过调节直流偏置电路11的偏置电压控制变容二极管10的电容大小，实现第一带隙连续可调，第二带隙不变的双带隙超宽带滤波器特性。作为优选，所述的多模谐振器3由长度SL1、宽度为W1的第一微带线31和长度为L2、宽度为W2的第二微带线32组成，且L1 λ J2, L2 λ g/4，W1 < L/5，w2 < 1,/5, w2<W1,其中，λ g为多模谐振器工作在第一奇模谐振频率时的工作波长，^ =c/Cfll’ c为真空中的光速，ε e为多模谐振器的有效介电常数，ε ^ 2.Lftl为多模谐振器的第一奇模谐振频率。作为优选，所述的多模谐振器3中心加载的“T”形枝节6由长度为L3、宽度为W3的第一枝节61，长度为L4、宽度为W4的第二枝节62和长度为L5、宽度为W5的第三枝节63组成，且L4 < K/4, L5 < A1g/S , ψ3 < Lg/lO, w4 = w4, W5 < L3/5,其中，义为多模谐振器工作在第一偶模谐振频率时的工作波长，Λ；,
c为真空中的光速，<为多模谐振器的有效介电常数，<=2.3, U力多模谐振器的第一偶模谐振频率。作为优选，所述的一对输入输出交指微带馈线4由长度为L6、宽度为W6的第一交指微带线41和宽度为W7的第二微带馈线42组成,且L6 ~ λ g/4,0 < w6 < (w50￡2-w2) /2,0
<W7 < W50fi,其中，λ g为多模谐振器工作在中心频率时的工作波长，Ig =c/(/0x^J)，c为真空
中的光速，h为多模谐振器的有效介电常数，2.Lftl为多模谐振器的中心频率，W5tli2为50欧姆微带线宽度。作为优选，所述的缺陷地结构5由一组刻蚀在金属接地版2上的长方形结构51和52组成,每一个长方形结构长度为L8、宽度为W8,且λ g/4 < L8 < λ J2, w7 < w8 < L8,其中，λ g为 多模谐振器工作在中心频率时的工作波长，4 =CfifuX^e)，c为真空
中的光速，h为多模谐振器的有效介电常数，2.Lftl为多模谐振器的中心频率。作为优选，所述的两个对称的阶梯阻抗谐振器71和72结构相同，每一个阶梯阻抗谐振器由长度为L9、宽度为W9的高阻抗线8和长度为Lltl、宽度为Wltl低阻抗线9组成，且
^9 < 又免 Z4，^lO < /8 f Wg〈 Lg/5，Wio〈 Lg/5 J Wg〈 W^qj其中，<为带隙谐振器工作在基频时的工作波长，Xttg=c/(f^4 e) , c为真空中的
光速，<为带隙谐振器的有效介电常数，< = 2.0，/「为带隙谐振器的基频。作为优选，所述的两个阶梯阻抗谐振器71和72之间的距离L11,按如下公式确定:OSL11S(UL10)o作为优选，所述的直流偏置电路11由扼流电感111和直流偏置电压源112相连构成。本发明具有以下优点:1.本发明通过在多模谐振器的中心加载“T”形枝节，缩小了滤波器尺寸，增加了频率调节自由度，产生的两个传输零点，提高了带外抑制效果。2.本发明由于在多模谐振器下面加载有两个对称的阶梯阻抗谐振器，产生的窄带隙抑制了与超宽带频段重叠的窄带信号，提高了频带利用率。3.本发明通过在阶梯阻抗谐振器中心加载变容二极管，通过调节直流偏置电路的偏置电压控制变容二极管的容值，实现了第一带隙连续可调的双带隙特性。
图1为本发明的三维结构图；图2为图1的俯视图；图3为图1的仰视图；图4为本发明实施例1传输响应S21曲线图；图5为本发明实施例1反射响应Sll曲线图。图6为本发明实施例2传输响应S21曲线图；图7为本发明实施例2反射响应Sll曲线图。图8为本发明实施例3传输响应S21曲线图；图9为本发明实施例3反射响应Sll曲线图。
具体实施例方式下面结合附1、图2和图3，对本发明的实施例作详细说明:实施例1本发明主要由微带介质基板1，金属接地板2，多模谐振器3，一对输入输出交指微带馈线4，缺陷地结构5，“T”形枝节6，带隙谐振器7，变容二极管10，直流偏置电路11和接地孔12组成，其中:
所述微带介质基板1，采用介电常数为2.65，板厚为Imm的单面覆铜介质基板；所述金属接地板2，设置在微带介质基板I的下表面；所述缺陷地结构5和接地孔12，设置在金属接地板2的下表面，接地孔12位于缺陷地结构5的中间偏下位置；所述多模谐振器3，设置在微带介质基板I的上表面，由长度为L1、宽度为W1的第一微带线31和长度为L2、宽度为W2的第二微带线32组成，且L1 λ g/2，L2 λ g/4，W1
< Lj/5, w2 < Lj/5, w2 < W1,其中，λ g为多模谐振器工作在第一奇模谐振频率时的工作波长，\ =c/C^1 ’ c为真空中的光速，ε e为多模谐振器的有效介电常数，ε ^ 2.Lftl为多模谐振器的第一奇模谐振频率。本实例取第一微带线31的长度L1=IS.4mm、宽度W1=L 6mm,第二微带线32的长度L2=7.7mm、宽度W2=0.5mm,对应的多模谐振器3的中心频率&=6.85GHz，该第一微带线31与第二微带线32串联连接。所述“T”形枝节6加载在微带线31的中心，该“T”形枝节由长度SL3、宽度为W3的第一枝节61、长度为L4、宽度为W4的第二枝节62和长度为L5、宽度为W5的第三枝节63组成，且 Z3<A/4, L4 < X'gj4 , L5 <^/8 > W3 < L3/10, w4 = w4, w5 < L35,其中，％为多模谐振器工作在第一偶模谐振频率时的工作波长义=c/(f；x^7e)，
c为真空中的光速，之为该多模谐振器的有效介电常数，< =2.3，<为多模谐振器的第一偶模谐振频率。本实例取第一枝节61的长度L3=7.9mm、宽度W3=0.6 ;第二枝节62的长度L4=7.9mm、宽度w4=0.6mm ;第三枝节63的长度L5=2.6mm、宽度w5=l.7mm,对应的谐振频率./;;=3.1GHz。第一枝节61与第二枝节62的中心相接，第三枝节63与第二枝节62的末端相连，用来实现陡峭的微带超宽带响应。所述一对输入输出交指微带馈线4，由长度为L6、宽度为W6的第一交指微带线41和宽度为 W7 的第二微带馈线 42 组成,且
权利要求
1.一种带隙可调微带超宽带滤波器，包括微带介质基板(1)，金属接地板(2)，多模谐振器(3)，一对输入输出交指微带馈线(4)和缺陷地(5)，其特征在于:多模谐振器(3)的中心加载有“T”形枝节(6)，以缩减滤波器尺寸；多模谐振器(3)的下面加载有带隙谐振器(7)，该带隙谐振器由两个对称的阶梯阻抗谐振器(71，72)以及变容二极管(10)组成；两个阶梯阻抗谐振器中心连接有一组共地的直流偏置电路(11)，通过调节直流偏置电路(11)的偏置电压控制变容二极管(10)的电容大小，实现第一带隙连续可调，第二带隙不变的双带隙超宽带滤波器特性。
2.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，多模谐振器(3)由长度为L1、宽度为W1的第一微带线(31)和长度为L2、宽度为W2的第二微带线(32)组成，且L1 ^ λ g/2, L2 ^ λ g/4, W1 < Li/5, w2 < L/5, w2 < W1, 其中，λ g为多模谐振器工作在中心频率时的工作波长，4 =cAZox^，c为真空中的光速，h为该多模谐振器的有效介电常数，h 2.Lftl为多模谐振器的中心频率。
3.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，多模谐振器(3)中心加载的“T”形枝节(6)由长度为L3、宽度为W3的第一枝节(61)，长度为L4、宽度为W4的第二枝节(62)和长度为L5、宽度为W5的第三枝节(63)组成，且L3 < ^1g> 1、< X'g丨4, L5 < 1^/8 , W3 < L3/10, w4 = w4, W5 < L3/5, 其中，&为多模谐振器工作在第一偶模谐振频率时的工作波长，A； =c/(/；x^)，c为真空中的光速，<为多模谐振器的有效介电常数f 二2.3，/丨为多模谐振器的第一偶模谐振频率。
4.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，一对输入输出交指微带馈线(4)由长度为L6、宽度为W6的第一交指微带线(41)和宽度为W7的第二微带馈线(42)组成，且 L6 ^ λ g/4,0 < w6 < (w50￡2-w2) 2,0 < w7 < W50Ω, 其中，λ g为多模谐振器工作在中心频率时的工作波长，4 = cI(/o X，c为真空中的光速，ε e为多模谐振器的有效介电常数，ε e 2.1，&为多模谐振器的中心频率，W50fi为50欧姆微带线的宽度。
5.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，缺陷地结构(5)由一组刻蚀在金属接地版(2)上的长方形结构(51，52)组成，每一个长方形结构长度为L8、宽度为 w8,且 λ g/4 < L8 < λ g/2, w7 < w8 < L8, 其中，λ 8为多模谐振器工作在中心频率时的工作波长,λχ =c/(/0x^)，c为真空中的光速，h为多模谐振器的有效介电常数，h 2.Lftl为多模谐振器的中心频率。
6.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，两个对称的阶梯阻抗谐振器(71，72)结构相同，每一个阶梯阻抗谐振器由长度为L9、宽度为W9的高阻抗线(8)和长度为Lltl、宽度为Wltl的低阻抗线(9)组成，且A<</4，Xki <￥/8, W9 < L9/5, W10 Lg/5 J Wg W"io， 其中Λ力带隙谐振器工作在基频时的工作波长，<=c/(/；fxW)，c为真空中的光速，<为带隙谐振器的有效介电常数，< = 2.0，//为带隙谐振器的基频。
7.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，两个阶梯阻抗谐振器(71和72)之间的距离L11,按如下公式确定:O < L11 < (L1JL10)。
8.根据权利要求1所述的带隙可调微带超宽带滤波器，其特征在于，直流偏置电路(11)由扼流电感 (111)和直流偏置电压源(112)相连构成。
全文摘要
本发明公开了一种带隙可调微带超宽带滤波器，主要解决带隙加载超宽带滤波器中带外抑制差，带隙宽度较宽，双带隙无法独立调谐的问题。该滤波器包括微带介质基板(1)，金属接地板(2)，多模谐振器(3)，一对输入输出交指微带馈线(4)，缺陷地结构(5)和直流偏置电路(11)；该多模谐振器(3)的中心加载有“T”形枝节(6)，多模谐振器(3)的下面加载有带隙谐振器(7)，该带隙谐振器由两个对称的阶梯阻抗谐振器(71,72)以及变容二极管(10)组成；通过调节直流偏置电路(11)的偏置电压控制变容二极管(10)的容值。本发明尺寸小，带隙宽度窄，带外抑制效果好，能实现第一带隙连续可调、第二带隙恒定，可用于无线通信系统。
文档编号H01P1/203GK103187599SQ20131007547
公开日2013年7月3日 申请日期2013年3月9日 优先权日2013年3月9日
发明者吴边, 张小艳, 邱枫, 孙守家, 张灵芝 申请人:西安电子科技大学