專利名稱：高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域中雙頻帶通濾波器范疇。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代信息社會中不斷膨脹的巨大信息量要求通信技術(shù)向著高速、寬帶、大容量方向發(fā)展，這就意味著信息的傳播媒體一電磁波的使用頻率不斷向更高的頻段方向拓展。同時單頻段通信系統(tǒng)已顯得陳舊，不能很好地滿足無線通信的需求。隨著無線通信的迅猛發(fā)展，單頻段通信系統(tǒng)越來越顯示出它的局限性。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)置能同時工作的多個通信頻段，有效途徑之一就是研究和開發(fā)高性能的雙頻段微波濾波器，用一個器件實現(xiàn)兩個器件的工作既能節(jié)省資源又能減少經(jīng)費。現(xiàn)代通信的快速發(fā)展需要有效利用越來越多的頻率信道，為了減小通信電路設(shè)備體積和重量，雙頻段器件的研究越來越引起重視。因此， 對雙頻帶濾波器的研究具有重要的意義和實用價值。傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計都是以微帶傳輸線為基礎(chǔ)，不利于工程上的集成，而且面積較大，這是在微波和毫米波集成電路設(shè)計中的一大難題。而共面波導(dǎo)是由微帶傳輸線發(fā)展起來的一種重要的微波平面?zhèn)鬏斁€。與常規(guī)的微帶傳輸線相比，共面波導(dǎo)具有容易制作，容易實現(xiàn)無源、有源器件在微波電路中的串聯(lián)和并聯(lián)，寄生參量小，其色散特性好，容易提高電路密度等優(yōu)點，因此共面波導(dǎo)被廣泛應(yīng)用于微波、毫米波、光學(xué)和高溫超導(dǎo)等集成電路中。 所以探求以共面波導(dǎo)為傳輸線基礎(chǔ)，并制作性能優(yōu)良的雙頻濾波器是具有重要意義的。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器。這種濾波器設(shè)計簡單，體積小，容易加工，帶內(nèi)損耗低，且有很好的諧波抑制特性， 實現(xiàn)濾波器的小型化。為達(dá)到上述目的，本實用新型的構(gòu)思是(1)在傳統(tǒng)的DGS基礎(chǔ)上進行改進，提出新型的DGS結(jié)構(gòu)，具有更深的阻帶抑制和更好的慢波特性，改善濾波器的阻帶抑制特性。(2)在傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)濾波器的基礎(chǔ)上，加入新型DGS結(jié)構(gòu)和開路枝節(jié)，實現(xiàn)了新的耦合，可以通過改變耦合間距來改變中心頻點的位置。(3)本實用新型采用如下的介質(zhì)板材料介質(zhì)基板選用介電常數(shù)為 Sr =10. 2，厚度力=0. 635mm。(4)加工后的電路板為一層，其反面無金屬鍍層，正面包括一面金屬鍍層蝕刻共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和新型缺陷地結(jié)構(gòu)，其中微帶兩端焊有兩個SMA接頭，用于實際測量。根據(jù)上述實用新型構(gòu)思，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器，由由正面金屬信號層、中間層和底面層構(gòu)成，其特征在于所述正面金屬信號層有一段中心導(dǎo)帶，中心導(dǎo)帶兩側(cè)為接地金屬導(dǎo)電平面，兩側(cè)接地導(dǎo)平面上有岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)和具有電感耦合特性的短路枝節(jié)，所述中間層是介質(zhì)板，介質(zhì)板底面沒有金屬鍍層。所述岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)是在所述金屬導(dǎo)電平面上蝕刻出兩個并排的正方形，該兩個正方形左側(cè)和右側(cè)分別有一條蝕刻槽，該蝕刻槽外端與正方形接通，而內(nèi)端接通一 位于正方形內(nèi)側(cè)的橫向蝕刻槽，該橫向蝕刻槽的一端接通所述短路枝節(jié)，另一端垂直彎折一小段圍繞正方形；所述短路枝節(jié)是在所述兩個正方形的左側(cè)和右側(cè)各蝕刻兩條垂直平行的狹槽，該兩狹槽外端略高過正方形，而內(nèi)端略超過所述橫向蝕刻槽。所述介質(zhì)板層為介電常數(shù)廠=10. 2的介質(zhì)板，該介質(zhì)板厚度力=0. 635mm士0. 05mm。所述金屬微帶線可以是導(dǎo)電性能較好的金屬材料，如金、或銀、或銅。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)性特點和優(yōu)點(1)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于加工。由于本結(jié)構(gòu)是在共面波導(dǎo)表面直接蝕刻DGS 結(jié)構(gòu)和開路枝節(jié)形成濾波器，加工精度高，簡單易行，有利于集成。(2)與傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)相比，輻射損耗較小，利于應(yīng)用在微波波段。和傳統(tǒng)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相比，體積小、集成度高、價格低、易于加工，可以用PCB或者LTCC等工藝實現(xiàn)。(3)在傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)上加入新型DGS結(jié)構(gòu)，具有更好的諧波抑制特性，帶內(nèi)損耗低，同時改變DGS結(jié)構(gòu)的面積，也可調(diào)整兩個通帶的中心頻率位置。

圖1傳統(tǒng)的啞鈴型DGS單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖2新型岔線型DGS單元結(jié)構(gòu)示意圖。圖3傳統(tǒng)共面波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4高缺陷共面波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5傳統(tǒng)共面波導(dǎo)濾波器的頻率響應(yīng)圖。圖6高缺陷共面波導(dǎo)濾波器的頻率響應(yīng)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明本實用新型所提出的新型岔線型DGS單元結(jié)構(gòu)的示意圖如圖2所示。它將傳統(tǒng) 鈴型DGS單元結(jié)構(gòu)，如圖1所示，中間的矩形連接部分移動到一側(cè)，并在兩個矩形蝕刻部分上分別添加一個金屬枝節(jié)，從而影響TEltl模的傳播。在圖中，灰色區(qū)域為金屬鍍層，白色區(qū)域不做任何金屬涂覆。通過改變諧振器的尺寸可以調(diào)節(jié)通帶和傳輸零點的位置，改變兩個諧振器直接的金屬導(dǎo)帶部分的寬度可以改變兩個諧振器之間的耦合，從而可以調(diào)節(jié)濾波器的頻率響應(yīng)。如圖3是傳統(tǒng)共面波導(dǎo)濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是高缺陷共面波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。實施例一參見圖4，本高缺陷共面波導(dǎo)濾波器，由正面金屬信號層、中間層和底面層構(gòu)成，其特征在于所述正面金屬信號層有一段中心導(dǎo)帶，中心導(dǎo)帶兩側(cè)為接地金屬導(dǎo)電平面，兩側(cè)接地導(dǎo)平面上有岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)和具有電感耦合特性的短路枝節(jié)，所述中間層是介質(zhì)板，介質(zhì)板底面沒有金屬鍍層。其中PCB板材介電常數(shù)為10. 2，板材厚度為0. 635mm。實施例二本 實施例與實施例一基本相同，特別之處是所述岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)是在所述金屬導(dǎo)電平面上蝕刻出兩個并排的正方形，該兩個正方形左側(cè)和右側(cè)分別有一條蝕刻槽， 該蝕刻槽外端與正方形接通，而內(nèi)端接通一條位于正方形內(nèi)側(cè)的橫向蝕刻槽，該橫向蝕刻槽的一端接通所述短路枝節(jié)，另一端垂直彎折一小段圍繞正方形；所述短路枝節(jié)是在所述兩個正方形的左側(cè)和右側(cè)各蝕刻兩條垂直平行的狹槽，該兩狹槽外端略高過正方形，而內(nèi)端略超過所述橫向蝕刻槽。實施例三本實施例與實施例二基本相同，特別之處是圖4是本實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，經(jīng)過設(shè)計、仿真和優(yōu)化，最終確定高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器的具體尺寸如下S=O. 4mm, ff=l. 4mm, g=0. 25mm, gl=0. 2mm, dl=l. 5mm, d2=2. 7mm,Ll=5mm, L2=4. 6mm, L3=5. 8mm, L4=l. 5mm,Wl=O. 3mm, W2=0. 3mm, W3=0. 7mm, W4=0. 3mm, W5=0. 4mm?；谏鲜龇椒ㄔO(shè)計了中心頻率為2. 65GHz/4. 46GHzz，相對帶寬約為2%/6. 7%的微波濾波器，通過電磁仿真軟件HFSS進行仿真，調(diào)試。圖5顯示了傳統(tǒng)共面波導(dǎo)濾波器的頻率響應(yīng)。圖6顯示了高缺陷共面波導(dǎo)濾波器的頻率響應(yīng)，仿真結(jié)果表明無論是帶內(nèi)特性還是帶外抑制，本發(fā)明具有很好的優(yōu)越性，且?guī)?nèi)插損較小。而且濾波器的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小， 實現(xiàn)了小型化。以上仿真結(jié)果表明(1)通帶帶寬約為30MHz/600MHz，帶內(nèi)插入損耗均小于2dB。(2)具有較寬的阻帶抑制特性，帶外在_20dB —下的從4. 98GHz 12. 5GHz。(3)在實現(xiàn)了帶內(nèi)，帶外性能良好的，同時微帶結(jié)構(gòu)簡單，尺寸也得到小型化，印刷簡易，材料損耗相對較小。
權(quán)利要求1.一種高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器，由正面金屬信號層、中間層和底面層構(gòu)成，其特征在于所述正面金屬信號層有一段中心導(dǎo)帶(1)，中心導(dǎo)帶(1)兩側(cè)為接地金屬導(dǎo)電平面 (2)，兩側(cè)接地導(dǎo)平面(2)上有岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)(3)和具有電感耦合特性的短路枝節(jié)(4)， 所述中間層是介質(zhì)板(6)，介質(zhì)板(6)底面沒有金屬鍍層(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器，其特征在所述岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)(3)是在所述金屬導(dǎo)電平面(2)上蝕刻出兩個并排的正方形(10)，該兩個正方形(10)左側(cè)和右側(cè)分別有一條蝕刻槽(8)，該蝕刻槽(8)外端與正方形(10)接通，而內(nèi)端接通一條位于正方形內(nèi)側(cè)的橫向蝕刻槽(9)，該橫向蝕刻槽(9)的一端接通所述短路枝節(jié)(4)，另一端垂直彎折一小段(11)圍繞正方形(10);所述短路枝節(jié)(4)是在所述兩個正方形(10)的左側(cè)和右側(cè)各蝕刻兩條垂直平行的狹槽(5)，該兩狹槽(5)外端略高過正方形(10)，而內(nèi)端略超過所述橫向蝕刻槽(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器，其特征在于所述介質(zhì)板(6)為介電常數(shù)& =10. 2的介質(zhì)板，該介質(zhì)板厚度力=0. 635mm士0. 05mm。
專利摘要本實用新型涉及一種高缺陷共面波導(dǎo)雙頻濾波器。它由正面金屬信號層、中間層和底面層構(gòu)成，其特征在于所述正面金屬信號層有一段中心導(dǎo)帶，中心導(dǎo)帶兩側(cè)為接地金屬導(dǎo)電平面，兩側(cè)接地導(dǎo)平面上有岔線型缺陷地結(jié)構(gòu)和具有電感耦合特性的短路枝節(jié)，所述中間層是介質(zhì)板，介質(zhì)板底面沒有金屬鍍層。與傳統(tǒng)共面波導(dǎo)濾波器相比，新型雙頻濾波器通帶內(nèi)S11更小，帶內(nèi)插損小，具有超寬的阻帶特性，抑制了一次、二次和高次諧波。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，簡單易行，加工精度高，并且由于是單面，可應(yīng)用于多層板的開發(fā)，實現(xiàn)小型化。
文檔編號H01P1/212GK202121040SQ20112024674
公開日2012年1月18日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者孟令琴, 孟春香, 祝君豪, 錢斐斐, 黃勁松 申請人:上海大學(xué)