本發(fā)明屬于毫米波與微波器件技術(shù)領域，具體涉及一種微帶五模濾波器。

背景技術(shù)：

進入21世紀后，無線通信技術(shù)有了飛速的發(fā)展，無線通信設備也隨處可見。4g（fdd-lte、tdd-lte）已經(jīng)得到全面普及，為了滿足日益增長的連接需求，并伴隨著虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實和物聯(lián)網(wǎng)云計算等技術(shù)的發(fā)展，人們又開始了5g的研發(fā)。未來對無線設備提出了更低的價格、更輕的重量、更大的容量等一系列新要求。濾波器是無線通信設備不可或缺的一部分，具有頻率選擇特性，能篩選出有用的信號，而對不需要的信號進行抑制，在雷達、移動通信等諸多電子設備中廣泛使用。其性能的優(yōu)劣對整個通信設備的性能有著重要的影響。

微帶多模濾波器利用一個諧振器產(chǎn)生多個諧振模式，即單個諧振器能實現(xiàn)單諧振模式諧振器級聯(lián)的效果，因此微帶多模濾波器有著緊湊的結(jié)構(gòu)，在無線通信中廣泛的運用。本專利提出了一個微帶五模濾波器，該濾波器有著通帶范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便等優(yōu)點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種微帶五模濾波器，通過枝節(jié)加載形成環(huán)形諧振器，實現(xiàn)五模諧振特性，提高了多模寬帶濾波器的通帶傳輸和反射特性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種微帶五模濾波器，其特征是，包括介質(zhì)基板，在介質(zhì)基板的底面設有金屬地板，在介質(zhì)基板的上表面刻蝕有微波電路，其特征是，微波電路包括依次連接的第一饋電網(wǎng)絡、多模環(huán)形諧振器和第二饋電網(wǎng)絡，第一饋電網(wǎng)絡、多模環(huán)形諧振器和第二饋電網(wǎng)絡構(gòu)成以多模環(huán)形諧振器的豎直中心處為對稱中心線的對稱結(jié)構(gòu)；

其中第一饋電網(wǎng)絡由傳輸線四構(gòu)成，第二饋電網(wǎng)絡由傳輸線五構(gòu)成，傳輸線四與傳輸線五均為一端凹陷的雙指結(jié)構(gòu)且對稱設置；傳輸線四的左端口作為輸入端口，傳輸線五的右端口作為輸出端口；

多模環(huán)形諧振器包括傳輸線六、傳輸線七、傳輸線八、傳輸線九和傳輸線十；傳輸線六為分為三段，左端位于傳輸線四的雙指之間，右端位于傳輸線五的雙指之間，中間段與傳輸線八、傳輸線九和傳輸線十依次相連構(gòu)成環(huán)形，傳輸線七的一端連接傳輸線六的中間段，另一端向傳輸線九垂直延伸，在傳輸線九的中間位置還設有過孔，過孔穿過介質(zhì)基板與金屬地板連通。

進一步的，傳輸線九的兩端各有一個切角。

進一步的，切角為等腰直角三角形。

進一步的，傳輸線四與傳輸線五兩者尺寸相同。

進一步的，傳輸線六的一端與傳輸線四的雙指上下縫隙的寬度相同，另一端與傳輸線五的雙指上下縫隙的寬度相同。

進一步的，多模環(huán)行諧振器為對稱結(jié)構(gòu)，對稱軸為傳輸線七7的豎直中心線。

進一步的，金屬地板上還包括第一缺陷地單元和第二缺陷地單元，第一缺陷地單元位于第一饋電網(wǎng)絡的正下方，且兩者結(jié)構(gòu)上中心對稱；第二缺陷地單元位于第二饋電網(wǎng)絡的正下方，兩者結(jié)構(gòu)中心對稱。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達到的有益效果是：本發(fā)明通過枝節(jié)加載形成環(huán)形諧振器，實現(xiàn)五模諧振特性，提高了多模寬帶濾波器的通帶傳輸和反射特性。該濾波器具有相對帶寬大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、加工方便等優(yōu)點，可以用在超寬帶通信系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1為整個微帶五模濾波器的側(cè)視圖；

圖2為微帶五模濾波器的上層微帶線結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為微帶五模濾波器的底層接地板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為微帶五模濾波器在頻段1-15ghz仿真與實測s參數(shù)示意圖。

附圖標記：1、微波電路；2、介質(zhì)基板；3、金屬地板；4、傳輸線四；5、傳輸線五；6、傳輸線六；7、傳輸線七；8、傳輸線八；9、傳輸線九；10、傳輸線十；11、過孔；12、第一缺陷地單元；13、第二缺陷地單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的一種微帶五模濾波器，如圖1所示，包括位于上層的微波電路1、中間層的介質(zhì)基板2和位于底層的金屬地板3，其中微波電路1和金屬地板3分別附著在中間層介質(zhì)基板2的上下面。本實例中，中間介質(zhì)基板2的介電常數(shù)為3.38，厚度為0.508mm，微帶結(jié)構(gòu)厚度為0.018mm，底層金屬板厚度為0.018mm。

圖2是微帶五模濾波器的上層的微波電路的示意圖，微波電路包括第一饋電網(wǎng)絡，多枝節(jié)加載的多模環(huán)形諧振器和第二饋電網(wǎng)絡。第一饋電網(wǎng)絡、多模環(huán)形諧振器和第二饋電網(wǎng)絡構(gòu)成以多模環(huán)形諧振器的豎直中心處為對稱中心線的對稱結(jié)構(gòu)。其中第一饋電網(wǎng)絡由傳輸線四4構(gòu)成，傳輸線四4為一端凹陷的雙指型對稱結(jié)構(gòu)；第二饋電網(wǎng)絡由傳輸線五5構(gòu)成，傳輸線五5與傳輸線四4尺寸結(jié)構(gòu)相同，且對稱設置。以傳輸線四4為例，該雙指結(jié)構(gòu)包含左側(cè)的微帶線與右側(cè)的雙指，右側(cè)雙指上下寬度相同。傳輸線四4的左端口作為輸入端口，傳輸線五5的右端口作為輸出端口。

多枝節(jié)加載的多模環(huán)形諧振器由傳輸線六6、傳輸線七7、傳輸線八8、傳輸線九9和傳輸線十10組成。傳輸線六6為分為三段，左端位于傳輸線四4的雙指之間，右端位于傳輸線五5的雙指之間，中間段與傳輸線八8、傳輸線九9和傳輸線十10依次相連構(gòu)成環(huán)形，傳輸線七7的一端連接傳輸線六6的中間段，傳輸線七7的另一端向傳輸線九9垂直延伸，在傳輸線九9的中間位置還設有過孔11，過孔11為接地孔，過孔11穿過介質(zhì)基板與金屬地板3連通，過孔11最大孔徑不超過傳輸線九9的線寬，過孔11使得濾波器增加一個傳輸極點。

本實例中，該多模環(huán)行諧振器為對稱結(jié)構(gòu)，對稱軸為傳輸線七7的豎直中心線。傳輸線六6為非均勻傳輸線，兩端是低阻抗線，線寬為0.21mm，線長為7.15mm，一端（左端）與傳輸線四的雙指上下縫隙的寬度相同，另一端（右端）與傳輸線五的雙指上下縫隙的寬度相同；中間段是高阻抗線，線寬為0.14mm，線長為7.44mm，傳輸線七7的線寬為0.45mm，線長為2.83mm，傳輸線八8的線寬為0.65mm，線長為3.96mm，傳輸線十10的線寬為0.65mm，線長為3.96mm，傳輸線九9的線寬為0.58mm，線長為7.446mm，傳輸線九9兩端有兩個切角，每一個切角都是等腰直角三角形，其直角邊長是0.4mm，切角的目的是實現(xiàn)阻抗匹配，使得該濾波器具有較好的傳輸性能。上述傳輸線長寬的具體尺寸通過仿真軟件hfss優(yōu)化后確定，優(yōu)化的目標使濾波器的性能達到圖4所示。

為了提高本發(fā)明濾波器的性能，參見圖3，微帶五模濾波器的底層金屬地板上還包括第一缺陷地單元12和第二缺陷地單元13，第一缺陷地單元12位于第一饋電網(wǎng)絡的正下方，且兩者結(jié)構(gòu)上中心對稱；第二缺陷地單元13位于第二饋電網(wǎng)絡的正下方，兩者結(jié)構(gòu)中心對稱。

此濾波器的工作過程為：

濾波器的左右兩端分別為輸入端與輸出端，輸入端輸入不同頻率的信號時，濾波器存在特定的頻率響應，頻率響應包括傳輸特性s21幅度響應，即插入損耗特性，反射系數(shù)s11幅度響應，即回波損耗特性。圖4為本發(fā)明微帶五模濾波器在頻率1-15ghz的頻率響應曲線示意圖，通過曲線s21可以看出，其3db帶寬范圍為2.7ghz到10.3ghz，相對帶寬約為117%，說明該濾波器具有超寬帶特性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。