專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域的濾波器，尤其是一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，其通帶為3. Γ10. 6GHz。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代無(wú)線通信高速發(fā)展的背景之下，超寬帶系統(tǒng)的研究具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)價(jià)值。超寬帶(Ultra-Wide band，UWB)具有高數(shù)據(jù)傳輸率、低耗電和抗干擾能力等特點(diǎn)，2002年美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)將3. IGHflO. 6GHz的頻譜分配給UWB裝置使用，因此超寬帶濾波器作為無(wú)線通訊系統(tǒng)中關(guān)鍵組件之一備受關(guān)注。傳統(tǒng)的濾波器理論體系，建立窄通帶的假設(shè)下，其在各帶通濾波器的設(shè)計(jì)中非常有效。但是在超寬帶系統(tǒng)中就會(huì)有缺陷。Binyan Yao 等在 IEEE Microwave and Guided Wave Letters,發(fā)表了((Compact UffB Bandpass Filter With Improved Upper-Stopband Performance UsingMultiple-Mode Resonator》(基于多模諧振的緊湊型超寬帶濾波器),在該文中提出了一種傳統(tǒng)的多模諧振結(jié)構(gòu)超寬帶濾波器，其由三對(duì)并聯(lián)的環(huán)狀開(kāi)路枝節(jié)連接在一個(gè)高阻抗微帶線上(attaching three pairs of ring open stubs in shunt to a high impedancemicrostrip line ),所述微帶線的兩端分別與交指電容連接,其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖I ;該文獻(xiàn)中所述濾波器的通帶為3. 2^10. 5GHz，通帶內(nèi)介入損耗< I. OdB，在11. 7^33. 5GHz的范圍介入損耗> 20dB ;而且結(jié)構(gòu)緊湊,長(zhǎng)度約13. 6mmο但是上述文獻(xiàn)存在矩形系數(shù)差的缺陷，因?yàn)槠涞皖l阻帶主要是依靠串聯(lián)的交指電容實(shí)現(xiàn)的，其矩形系數(shù)依賴(lài)于電容值與數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，其增加了諧振點(diǎn)，拓展帶寬為3. Γ10. 6GHz，并且改善了矩形系數(shù)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取技術(shù)方案如下
一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，包括基板、覆在所述基板下表面的金屬反射層以及設(shè)在所述基板上表面的諧振環(huán)，關(guān)鍵的改進(jìn)在于還包括第一 第四線間電容；所述第一線間電容與微帶線串聯(lián)、所述微帶線與第一諧振環(huán)借助諧振環(huán)枝節(jié)并聯(lián)、形成一個(gè)諧振單元，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的諧振單元依次串聯(lián)連接后與第四線間電容串聯(lián)。上述技術(shù)方案將三個(gè)諧振單元串聯(lián)，并且增加了線間電容的數(shù)量，優(yōu)化了矩形系數(shù)。采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，帶內(nèi)損耗會(huì)增大，從而不容易形成寬帶寬，本發(fā)明采用第二諧振環(huán)較大，第一和第三諧振環(huán)較小，增加了諧振點(diǎn)，彌補(bǔ)了不易形成寬帶寬的缺點(diǎn)。采用上技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅由三個(gè)諧振環(huán)即可達(dá)到較寬的工作帶寬，其工作帶寬為3. Γ10. 6GHz，能夠滿(mǎn)足超寬帶濾波器的要求；2)本發(fā)明采用諧振單元串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，改善了矩形系數(shù)。


圖I是本發(fā)明的濾波器結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明濾波器的電磁模擬測(cè)試 附圖中，I、基板，2-廣2-4、第一 第四線間電 容，3-廣3-3、第一 第三諧振環(huán)，4、微帶線，5、輸入端口，6、輸出端口。
具體實(shí)施例方式參看圖1，本發(fā)明屬于微帶濾波器，其包括基板I、覆在所述基板I下表面的金屬反射層以及設(shè)在所述基板I上表面的第一 第三諧振環(huán)，關(guān)鍵還包括第一 第四線間電容；所述第一線間電容2-1與微帶線4串聯(lián)、所述微帶線與第一諧振環(huán)3-1借助諧振環(huán)枝節(jié)并聯(lián)、形成一個(gè)諧振單元，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的諧振單元依次串聯(lián)連接后與第四線間電容2-4串聯(lián)。所述基板I上表面的還包括輸入端口 5和輸出端口 6,分別與第一線間電容2-1和第四線間電容2-4串聯(lián)連接。所述輸入端口 5外接信號(hào)源，外加的激勵(lì)信號(hào)依次通過(guò)第一線間電容2-1、第一諧振環(huán)3-1、第二線間電容2-2、第二諧振環(huán)3-2、第三線間電容2-3、第三諧振環(huán)3_3和第四線間電容3-4，最后經(jīng)由輸出端口 6到達(dá)外部電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明
本實(shí)施例中超寬帶濾波器整個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸為21.9_X20_X0. 8_，介質(zhì)基板的介電常數(shù)ε r為2. 65，通帶頻率范圍為3. IGHflO. 6GHz。具體尺寸為第一、第三諧振環(huán)的大小相同，外徑為I. 85mm ;第二單元中的諧振環(huán)外徑為2_ ;第一 第四線間電容由平行的微帶線結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為7. 2mm,第一諧振單元中與第三諧振單元的微帶線4的長(zhǎng)度均為5. 44mm,第二諧振單元中微帶線的長(zhǎng)度為4. 84mm。采用本實(shí)施例的頻率特性包括S21(介入損耗)參數(shù)和Sll (回波損耗)參數(shù)，其中橫坐標(biāo)代表頻率變量(GHz)，縱坐標(biāo)代表幅度變量(單位為dB)，如圖2所示，從圖中可以看出，本發(fā)明的超寬帶帶通濾波器的通帶為3. f 106GHz，介入損耗在通帶內(nèi)大于-I. 8dB,回波損耗小于-11. 4dB。本發(fā)明采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)，改善了矩形系數(shù)，在S21 圖中，_3dB 點(diǎn)在 3. lGHz，-20dB 點(diǎn)在 2. 4GHz，二者相差 O. 7GHz，圖 I 中的 _3dB 和 _20dB分別對(duì)應(yīng)是I. 2GHz和3. IGHz，相差I(lǐng). 9GHz。
權(quán)利要求
1.一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，包括基板(I)、覆在所述基板(I)下表面的金屬反射層以及設(shè)在所述基板(I)上表面的諧振環(huán)，其特征在于還包括第一 第四線間電容；所述第一線間電容(2-1)與微帶線(4)串聯(lián)、所述微帶線與第一諧振環(huán)(3-1)借助諧振環(huán)枝節(jié)并聯(lián)、形成一個(gè)諧振單元，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的諧振單元依次串聯(lián)連接后與第四線間電容(2-4)串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，其特征在于所述基板(I)上表面的還包括輸入端口(5)和輸出端口(6),分別與第一線間電容(2-1)和第四線間電容(2-4)串聯(lián)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，其特征在于所述第一諧振環(huán)(3-1)與第三諧振環(huán)(3-3)的大小相同，外徑為I. 85mm ;第二諧振的外徑為 2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多模諧振結(jié)構(gòu)的新型超寬帶帶通濾波器，包括基板、覆在所述基板下表面的金屬反射層以及設(shè)在所述基板上表面的諧振環(huán)，關(guān)鍵的改進(jìn)在于還包括第一~第四線間電容；所述第一線間電容與微帶線串聯(lián)、所述微帶線與第一諧振環(huán)借助諧振環(huán)枝節(jié)并聯(lián)、形成一個(gè)諧振單元，三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的諧振單元依次串聯(lián)連接后與第四線間電容串聯(lián)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅由三個(gè)諧振環(huán)即可達(dá)到較寬的工作帶寬，其工作帶寬為3.1~10.6GHz，能夠滿(mǎn)足超寬帶濾波器的要求；采用諧振單元串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，改善了矩形系數(shù)。
文檔編號(hào)H01P1/203GK102881971SQ201210192249
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月12日
發(fā)明者王朗, 李樂(lè)偉, 楊順 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)