專利名稱：基于楔形sir結(jié)構(gòu)的微波三頻帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種楔形SIR結(jié)構(gòu)的微波三頻帶通濾波器，屬微波傳輸器件技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
濾波器作為現(xiàn)代通信設(shè)備中不可缺少的關(guān)鍵器件之一，它能有效地濾除各種無(wú)用 信號(hào)及噪聲信號(hào)，降低各通信頻道間的信號(hào)干擾，從而保障通信設(shè)備的正常工作，實(shí)現(xiàn)高質(zhì) 量的通信，進(jìn)而達(dá)到頻譜資源的有效利用。微帶濾波器由于本身尺寸小、加工復(fù)雜度相對(duì)較 低、質(zhì)量輕及易于集成等優(yōu)點(diǎn)，在微波集成電路(MIC)等電路中得到了廣泛使用。為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎(chǔ)設(shè)備資源，在通信系統(tǒng)中設(shè)置能同時(shí)工作的多個(gè) 通信頻段，有效途徑之一就是研究和開(kāi)發(fā)高性能的多頻段微波濾波器。三頻帶通濾波器可 以同時(shí)工作在無(wú)線通信的三個(gè)不同頻段。三頻帶通濾波器可以大大降低多頻系統(tǒng)體積，提 高系統(tǒng)可靠性，因此通信設(shè)備中三頻段濾波器已經(jīng)成為微波頻段的無(wú)線通信設(shè)備中的重要 元件。現(xiàn)有文獻(xiàn)中，有關(guān)于微帶交指帶通濾波器的研究，《信息與電子工程》2008年6月2 日公開(kāi)了一種基于SIR結(jié)構(gòu)的新型微帶交指帶通濾波器的文獻(xiàn)，該文分析了四分之一波長(zhǎng) 階躍阻抗諧振器(SIR)能夠抑制寄生響應(yīng)的特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)濾波器小型化設(shè)計(jì)的原理后，利用 SIR增加了設(shè)計(jì)濾波器的靈活度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)L波段傳統(tǒng)微帶交指帶通濾波器的改進(jìn)，得到了 基于SIR結(jié)構(gòu)的新型微帶交指帶通濾波器。但在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，未出現(xiàn)過(guò)楔形SIR結(jié)構(gòu)，也沒(méi)有對(duì)楔形SIR結(jié)構(gòu)應(yīng)用的實(shí)例。 楔形SIR結(jié)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小型化的特點(diǎn)，而且相比傳統(tǒng)的SIR結(jié)構(gòu)多了一個(gè)設(shè)計(jì)自 由度。相對(duì)于一般的諧振器結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)更加靈活，對(duì)高次諧波的利用效果更高。在原有耦合 饋線的基礎(chǔ)上，加入缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，可以等效為濾波器級(jí)聯(lián)，更進(jìn)一步的優(yōu)化濾波器的 性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提出一種新的諧振器結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用這種新型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種三頻 帶通濾波器。為了進(jìn)一步減少體積，設(shè)計(jì)采用了交叉指型的耦合方式。三頻帶通濾波器的諧 振器采用楔形SIR的結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于在不改變?cè)谐叽绲幕A(chǔ)上整合了低通和帶通濾波器， 優(yōu)化了其性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是，在50歐姆阻抗匹配的微帶傳輸線上采用耦合式的饋電結(jié) 構(gòu)，并在其下方基板底層加入了矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)；諧振器采用的是交叉指型耦合 的楔形SIR結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的微波三頻帶通濾波器構(gòu)建在介質(zhì)板上，由耦合饋線1、 6;楔形SIR 2、4;基板底層的矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)3、5所組成；楔形SIR 2和楔形SIR 4相互 插入組成交叉指型耦合諧振器結(jié)構(gòu)；耦合饋線1與楔形SIR 2耦合，耦合饋線6與楔形SIR4耦合；下方基板底層加入了矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)，矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)3位于饋線1和諧振器 之間剛好與諧振器楔形SIR 2相切的位置，矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)5位于饋線6和諧振器之間 剛好與諧振器楔形SIR 4相切的位置。本發(fā)明中的楔形SIR結(jié)構(gòu)如圖1所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用了漸變線改善SIR的阻 抗突變，達(dá)到平滑效果，同時(shí)又可以等效為多階SIR的極限形式，耦合效果更強(qiáng)。本發(fā)明中應(yīng)用楔形SIR諧振器設(shè)計(jì)的交叉指型耦合結(jié)構(gòu)的雙頻微帶濾波器如圖 2所示，相比傳統(tǒng)的交叉指型耦合，楔形SIR多了一個(gè)設(shè)計(jì)自由度，不同的漸變線角度對(duì)第 一通帶影響不大，但對(duì)第二通帶影響很大，即通過(guò)對(duì)漸變線角度的改變，改變第二通帶的性 能。本發(fā)明在50歐姆的耦合饋線下方加入矩形缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，等效于在后級(jí)的帶 通濾波器的前端級(jí)聯(lián)一個(gè)低通濾波器，這樣在不增加濾波器體積的情況下進(jìn)一步優(yōu)化濾波 器的性能。本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的SIR結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，相比于傳統(tǒng)的SIR結(jié)構(gòu)，楔形SIR結(jié)構(gòu) 有更靈活的設(shè)計(jì)方法，非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)可以大大增強(qiáng)耦合。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，本發(fā)明采用楔形SIR結(jié)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，小型化的特點(diǎn)，而且相比傳統(tǒng)的SIR結(jié)構(gòu)多了一個(gè)設(shè)計(jì)自由度。相對(duì)于一般的諧振器結(jié) 構(gòu)，設(shè)計(jì)更加靈活，對(duì)高次諧波的利用效果更高。在原有耦合饋線的基礎(chǔ)上，加入缺陷地結(jié) 構(gòu)(DGS)，可以等效為濾波器級(jí)聯(lián)，更進(jìn)一步的優(yōu)化濾波器的性能。本發(fā)明由于本身尺寸小、加工復(fù)雜度相對(duì)較低、質(zhì)量輕及易于集成等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛 適用于微波集成電路(MIC)等電路中。


圖1是楔形SIR結(jié)構(gòu)圖；圖2是應(yīng)用楔形SIR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的雙通帶帶通濾波器；圖3是在饋線處加入矩形缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)的三通帶帶通濾波器背面結(jié)構(gòu)圖；圖4本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例基于楔形SIR結(jié)構(gòu)微波三頻帶通濾波器的仿真圖；圖中圖示1耦合饋線；2楔形SIR ；3基板底層的DGS結(jié)構(gòu)；4楔形SIR ；5基板底 層的DGS結(jié)構(gòu)；6耦合饋線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示。圖1為本發(fā)明實(shí)施例中楔形SIR結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中應(yīng)用諧振SIR設(shè) 計(jì)的交叉指型雙通帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)施例基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的三頻帶通濾 波器上層整體尺寸圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例DGS層的整體尺寸圖；圖5為本實(shí)施例基于楔形 SIR結(jié)構(gòu)微波三頻帶通濾波器的仿真圖。本實(shí)施例基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的微波三頻帶通濾波器構(gòu)建在尺寸為2mmX20mm，厚 度為0. 8mm，介電常數(shù)為4. 5的介質(zhì)板上。楔形SIR 的低阻抗寬度 Wl = 0.8mm，高阻抗 W2 = 0. 2讓，Ll = 12.36mm，L2 =
43. 13mm，漸變線長(zhǎng)度 L3 = 4. 27mm, L4 = 4. 8mm, L5 = 4mm, L6 = 4mm。諧振器與諧振器之 間的間距分別為Sl = 0. 6mm, S2 = 0. 6mm。耦合饋線的寬度為0. 2mm,長(zhǎng)度為8. 6mm，耦合 間隙為0. 25mm。接地層的矩形缺陷地結(jié)構(gòu)尺寸為寬W3為1. 1mm，長(zhǎng)LlO為7. 78mm，矩形的 位置選在饋線和諧振器之間剛好與諧振器相切的位置。其它相關(guān)尺寸為L(zhǎng)7 = 20mm,L8 = 20mm, L9 = 4. 22mm, Lll = 6mm。圖5所示為本發(fā)明實(shí)施例基于楔形SIR結(jié)構(gòu)微波三頻帶通濾波器的仿真結(jié)果。結(jié) 果中可以很明顯的看出各個(gè)頻點(diǎn)在通過(guò)濾波器的衰減情況，S21曲線表示插入損耗，是指信 號(hào)從一端到另一端信號(hào)的衰減情況，越接近OdB，表示信號(hào)的衰減越少，濾波器的通帶特性 越好；S11曲線是回波損耗，表示信號(hào)在進(jìn)入一端口時(shí)反彈回多少，這個(gè)量越小，表示信號(hào)反 彈回的能量越小，而接近OdB，則表示信號(hào)全部反射，信號(hào)沒(méi)有通過(guò)。由于采用楔形SIR結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以自由設(shè)計(jì)所需要頻段的帶通濾波器，而后 面的高次諧波所形成的通帶，也可根據(jù)阻抗比來(lái)進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)的主通帶中心頻率為2. 5G， 帶寬為150M，傳輸極點(diǎn)為-10. 86dB ；第二通帶的中心頻率為5. 6G，帶寬為450M，傳輸極點(diǎn) 為-23. 24dB ；第三通帶中心頻率為9. 1G，帶寬為120M，傳輸極點(diǎn)為-14. 29dB?，F(xiàn)有的工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)要求90%以上的信號(hào)能量可以通過(guò)濾波器，即要求回波損耗小于-10dB，仿真結(jié)果表 明的三個(gè)通帶的回波損耗均小于-10dB，滿足工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從電路的仿真結(jié)果可以看出，原來(lái)并不明顯的第三通帶的出現(xiàn)，其表現(xiàn)出良好的 特性。因此，設(shè)計(jì)一種基于新型楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶濾波器相比單一的濾波器結(jié) 構(gòu)更小，更適合小型化三通帶的現(xiàn)代通信的要求。
權(quán)利要求
一種基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶微帶濾波器，其特征在于，所述三通帶微帶濾波器在50歐姆阻抗匹配的微帶傳輸線上采用耦合式的饋電結(jié)構(gòu)，并在其下方基板底層加入了矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)；諧振器采用的是交叉指型耦合的楔形SIR結(jié)構(gòu)；所述三通帶微帶濾波器由饋線1、6；楔形SIR 2、4；基板底層的矩形缺陷地結(jié)構(gòu)3、5所組成；楔形SIR 2和楔形SIR 4相互插入組成交叉指型(交指)耦合諧振器結(jié)構(gòu)；耦合饋線1與楔形SIR 2耦合，耦合饋線6與楔形SIR 4耦合；下方基板底層加入了矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)，矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)3位于饋線1和諧振器之間剛好與楔形SIR 2相切的位置，矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)5位于饋線6和諧振器之間剛好與楔形SIR 4相切的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶濾波器，其特征在于，所 述楔形SIR結(jié)構(gòu)采用了漸變線改善SIR的阻抗突變，達(dá)到平滑效果，同時(shí)又可以等效為多階 SIR的一個(gè)極限形式，耦合效果更強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶濾波器，其特征在于，所述 矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)，等效于在后級(jí)的帶通濾波器的前端級(jí)聯(lián)一個(gè)低通濾波器，這樣在不增 加濾波器體積的情況下進(jìn)一步優(yōu)化濾波器的性能。
全文摘要
一種基于楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶微帶濾波器，該三通帶微帶濾波器在50歐姆阻抗匹配的微帶傳輸線上采用耦合式的饋電結(jié)構(gòu)，并在其下方加入了矩形的缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)；諧振器采用的是交叉指型耦合的楔形SIR結(jié)構(gòu)。所述楔形SIR結(jié)構(gòu)采用了漸變線改善SIR的阻抗突變，達(dá)到平滑效果，同時(shí)又可以等效為多階SIR的一個(gè)極限形式，耦合效果更強(qiáng)。在50歐姆的耦合饋線下方加入的矩形缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，等效于在后級(jí)的帶通濾波器的前端級(jí)聯(lián)一個(gè)低通濾波器，這樣在不增加濾波器體積的情況下進(jìn)一步優(yōu)化了濾波器的性能。本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種基于新型楔形SIR結(jié)構(gòu)的低損耗三通帶濾波器相比單一的濾波器結(jié)構(gòu)更小，更適合小型化三通帶的現(xiàn)代通信的要求。
文檔編號(hào)H01P7/08GK101958442SQ20101024746
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者劉海文, 官雪輝, 朱路, 邱元騰, 黃德昌 申請(qǐng)人:華東交通大學(xué)