專利名稱：具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)的射頻前端，可以大大提高系統(tǒng)的諧波抑制度并降低帶內(nèi)插入損耗，是一種高性能的微波帶通濾波器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代移動通信技術(shù)系統(tǒng)對射頻前端的性能提出了越來越高的要求，而位于射頻最前端的濾波器在很大程度上影響到系統(tǒng)的發(fā)射功率和信噪比。微帶雙模濾波器以其低成本、易于加工和實現(xiàn)方式靈活等優(yōu)點備受矚目。由于其自身具有的雙調(diào)諧特性，體積比相同階數(shù)的濾波器減半。但是，普通微帶雙模濾波器插入損耗較大，并且其固有的二次諧波會惡化濾波器的雜散抑制特性，并造成近邊帶響應(yīng)的不對稱。上述缺點限制了普通微帶雙模濾波器的應(yīng)用。
為了抑制微帶環(huán)形濾波器的雜散響應(yīng)，通常有三種技術(shù)可以采用。 一種是釆用慢波結(jié)構(gòu)將寄生通帶搬移至遠端，拉大基本通帶和寄生通帶間的頻率間隔。另一種采用諸如DGS和spur line等陷波結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)通常加載于輸入/輸出線上。第三種則采用改進的諧振器，此類諧振器具有一定的模式抑制特性。但是，第一種技術(shù)會減少濾波器的帶寬，而后兩種則會引入附加的結(jié)構(gòu)，不但使電路規(guī)模變大，而且惡化通帶內(nèi)的傳輸特性，增加插入損耗。
本發(fā)明在傳統(tǒng)方環(huán)形雙模諧振器的基礎(chǔ)上，提出了 一種新型微帶雙模濾波器。該濾波器可以得到比傳統(tǒng)微帶更大的端口耦合量，從而降低插入損耗。同時，該濾波器特有的耦合結(jié)構(gòu)可以非常有效的抑制高次諧波的響應(yīng)。此外，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)模制造，尤其適用于移動通信射頻前端的設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出一種具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器，該結(jié)構(gòu)具有插入損耗低、諧波抑制能力強的特點。并且結(jié)構(gòu)簡單，易于制造加工
和與平面電路集成，適用于各種移動通信射頻前端。
技術(shù)方案本發(fā)明具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器在微波介質(zhì)基片上包括方環(huán)形諧振器、L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素和50歐姆輸入輸出饋線；其中，輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)相對于方環(huán)形諧振器的一個對角線呈對稱分布；輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)與50歐姆輸入饋線相連，輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)與50歐姆輸出饋線相連，微擾元素位于方環(huán)形諧振器的一個角上，
并與方環(huán)形諧振器相連。
方環(huán)形諧振腔的周長為中心頻率上的一個波長的封閉微帶線。
輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)由終端開路的微帶線構(gòu)成，其彎曲方向應(yīng)與方環(huán)形諧振器的外沿一致。
微擾元素由方形微帶貼片構(gòu)成。
有益效果
1. 提高帶通濾波器的端口耦合量，降低帶內(nèi)插入損耗。在需要強耦合的場合，可以克服耦合縫隙過小帶來的制造工藝上的限制。
2. 利用耦合結(jié)構(gòu)形成的寄生諧振單元，完全抑制濾波器的二次諧波，從而增加阻帶寬度，改善近邊帶的響應(yīng)對稱性。
3. 可以靈活調(diào)整濾波器響應(yīng)中近邊帶傳輸零點的位置，從而獲得理想的傳輸特性。
4. 結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，采用普通平面印刷電路工藝制作，重復性好，適合標準化生產(chǎn)和與各種平面電路的集成。
圖1是具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器示意圖。圖中包括方環(huán)形諧振腔l、輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)21、輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)22、微擾元素3、 50歐姆輸入饋線41、 50歐姆輸出饋線42。圖2為實施實例1的近邊帶傳輸系數(shù)測量結(jié)果，圖3為實施實例1的近邊帶反射系數(shù)測量結(jié)果，圖4為實施實例1的寬頻帶傳輸系數(shù)測量結(jié)果。
具體實施例方式
在微波介質(zhì)基片上包括方環(huán)形諧振器1、 L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素3和50歐姆輸入輸出饋線；方環(huán)形微帶諧振器由封閉環(huán)形微帶線構(gòu)成，由于環(huán)的寬度很窄，該諧振器和微帶諧振器有相同的色散特性，可以看作是一段閉環(huán)的傳輸線，所以方環(huán)形諧振器還可以用傳輸線模型來描述，等效為一并聯(lián)諧振電路。該諧振器工作的最低模式為rMn)o模和rM,模。在該結(jié)構(gòu)的對角線上放置方形貼片作為微擾元素，使得上述的一對簡并模之間產(chǎn)生耦合，等效為兩個相互耦合的諧振器，這兩個諧振器通過縫隙和微帶耦合臂之間產(chǎn)生耦合。通過調(diào)整微擾貼片的大小，可以控制兩個模式之間的耦合系數(shù)；調(diào)整諧振器和耦合臂之間的縫隙寬度，可以調(diào)整外部Q值的大小。從而構(gòu)成了滿足一定性能要求的二階濾波器，使得電路規(guī)?？s小。將耦合臂沿著諧振器的外圍彎曲，構(gòu)成了L形耦合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)一端與50歐姆饋線端口連接，另一端開路。在耦合縫隙寬度和耦合臂長度相同的情況下，L形耦合結(jié)構(gòu)能夠提供更大的端口耦合量，降低通帶內(nèi)插入損耗。同時，L形耦合結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成寄生諧振器。在寄生諧振頻點上，通過50歐姆端口饋入的絕大部分微波能量被寄生單元吸收，只有很少的部分進入方環(huán)諧振器，則在該頻點出現(xiàn)傳輸零點。由于寄生諧振頻率由L形耦合結(jié)構(gòu)長度決定，調(diào)整該結(jié)構(gòu)開路端的長度，使得寄生諧振頻率靠近方環(huán)形諧振器的二次諧波頻率，可以完全抑制二次諧波的產(chǎn)生，也使得濾波器的近邊帶頻率響應(yīng)特性更加對稱。同時，調(diào)整L形耦合結(jié)構(gòu)和方環(huán)形諧振器的相對位置，還可以改變雙模諧振器近邊帶的兩個傳輸零點的頻率，從而獲得所需的傳輸特性。
該濾波器的設(shè)計基于平面印刷電路工藝，微帶端口饋電，無任何附加電路，體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)。
該新型的L型耦合結(jié)構(gòu)的雙模微帶帶通濾波器由四部分組成，在微波介質(zhì)基片上包括方環(huán)形諧振器1、 L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素3和50歐姆輸入輸出饋線；其中，輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)21和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)22相對于方環(huán)形諧振器1的一個對角線呈對稱分布；輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)21與50歐姆輸入饋線41相連，輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)22與50歐姆輸出饋線42相連，微擾元素3位于方
環(huán)形諧振器1的一個角上，并與方環(huán)形諧振器1相連。
在設(shè)計時應(yīng)做以下考慮(1) L形耦合臂的彎曲方向應(yīng)與方環(huán)形諧振器的外沿一致，從而保證耦合強度。(2)方環(huán)形微帶諧振器的周長應(yīng)等于中心頻率上相等寬度微帶傳輸線的一個波長。(3) L形耦合臂的長度應(yīng)近似等于中心頻率上相等寬度微帶傳輸線的1/8波長，從而保證在方環(huán)諧振器的二次諧波頻點上的傳輸特性有足夠大的抑制。(4)通過調(diào)節(jié)L形耦合臂和方環(huán)形諧振腔之間的相對位置、耦合縫隙大小及微擾元素面積可以改變?yōu)V波器的帶寬和近邊帶傳輸零點的位置，獲得理想的傳輸特性。
實施例1基于新型的L型耦合結(jié)構(gòu)的雙模微帶帶通濾波器，中心頻率在3.3GHz， 3dB相對帶寬為13。/。，通帶內(nèi)最小插入損耗為0.92dB。
濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實施實例的中濾波器采用的介質(zhì)基片材料為RT/Duriod 6010板材，介電常數(shù)為10. 2，正切角損耗為0.002，厚度為0. 635mm。實施實例1的近邊帶傳輸系數(shù)、近邊帶反射系數(shù)及寬頻帶傳輸系數(shù)測量結(jié)果分別如圖2 圖4所示。
權(quán)利要求
1.一種具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器，其特征在于在微波介質(zhì)基片上包括方環(huán)形諧振器(1)、L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素(3)和50歐姆輸入輸出饋線；其中，輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)(21)和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)(22)相對于方環(huán)形諧振器(1)的一個對角線呈對稱分布；輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)(21)與50歐姆輸入饋線(41)相連，輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)(22)與50歐姆輸出饋線(42)相連，微擾元素(3)位于方環(huán)形諧振器(1)的一個角上，并與方環(huán)形諧振器(1)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器，其特征在于方環(huán)形諧振腔(1)的周長為中心頻率上的一個波長的封閉微帶線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器，其特征在于輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)(21)和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)(22)由終端開路的微帶線構(gòu)成，其彎曲方向應(yīng)與方環(huán)形諧振器(1)的外沿一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器，其特征在于微擾元素(3)由方形微帶貼片構(gòu)成。
全文摘要
具有增強耦合和諧波抑制特性的微帶雙模濾波器是一種高性能的微波帶通濾波器，在微波介質(zhì)基片上包括方環(huán)形諧振器(1)、L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素(3)和50歐姆輸入輸出饋線；其中，輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)(21)和輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)(22)相對于方環(huán)形諧振器(1)的一個對角線呈對稱分布；輸入端的L形耦合結(jié)構(gòu)(21)與50歐姆輸入饋線(41)相連，輸出端的L形耦合結(jié)構(gòu)(22)與50歐姆輸出饋線(42)相連，微擾元素(3)位于方環(huán)形諧振器(1)的一個角上，并與方環(huán)形諧振器(1)相連。本發(fā)明的雙模微帶帶通濾波器適用于移動通信射頻前端的設(shè)計，可以得到比傳統(tǒng)微帶更大的端口耦合量，從而降低插入損耗，同時非常有效的抑制高次諧波的響應(yīng)。
文檔編號H01P1/20GK101635383SQ200910034229
公開日2010年1月27日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者周健義, 雷 張, 偉 洪 申請人:東南大學