超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面履銅微帶板上，該雙面覆銅微帶板的同一面上分別制作有用于輸入和輸出電磁波信號的輸入端饋線頭port1和輸出端饋線頭port2、第一端口饋線、第二端口饋線和至少三個微帶諧振器，其中微帶諧振器為半波長均勻阻抗諧振器。通過調(diào)整微帶諧振器之間的耦合位置、微帶諧振器與端口饋線之間的耦合位置，可以實現(xiàn)對平面帶通濾波器寄生通帶的抑制，極大提高了諧振器的帶外特性，實現(xiàn)了超寬阻帶抑制。本發(fā)明提出的平面帶通濾波器具有結(jié)構(gòu)簡單、超寬阻帶的優(yōu)點。
【專利說明】超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及平面帶通濾波器的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種超寬阻帶抑制的平面帶通 濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的微波頻率資源被通信系統(tǒng)所使 用，空間電磁頻譜日益密集，各無線通信系統(tǒng)之間的干擾現(xiàn)象也越來越嚴重，帶通濾波器作 為通信系統(tǒng)里的重要組成部分之一，其性能的優(yōu)劣很大程度上決定了系統(tǒng)的工作質(zhì)量。為 了有效地抑制干擾信號，寬阻帶濾波器已成為當(dāng)前微波領(lǐng)域上研究的熱點之一。
[0003] 為了設(shè)計出體積小、帶內(nèi)損耗小、滾降快、超寬阻帶的性能良好的帶通濾波器，學(xué) 者們提出了許多新型的諧振器結(jié)構(gòu)，其中有些的確展現(xiàn)出良好的性能，比如為了實現(xiàn)寬阻 帶抑制特性，常使用插指電容諧振器、階躍阻抗諧振器推高第一寄生頻率，使寄生通帶遠離 工作通帶，從而增大阻帶的頻率范圍；或者利用缺陷地結(jié)構(gòu)引入傳輸零點，抑制寄生通帶的 強度，從而提高寬阻帶范圍內(nèi)的抑制度。然而，以上措施在抑制倍頻處的寄生通帶方面表現(xiàn) 欠佳。
[0004] 資料顯示的四分之一波長階梯阻抗諧振器，該四分之一波長階梯阻抗諧振器的 結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，具體請參考2006年，臺灣學(xué)者Shih-Cheng Lin等人在IEEE Trans. Microw. TheoryTec 上發(fā)表題為''Wide-stopband microstrip bandpass filters using dissimilar quarter-wave 1 ength stepped-impedance resonators，'。圖 1 顯不的是米用 了四種結(jié)構(gòu)相異的四分之一波長階梯阻抗諧振器，使得各諧振器的基頻f〇相同，而諧頻 fspi(i = 1，2,3，?）分布在不同地方，從而抑制了諧頻的寄生通帶，擴展了阻帶頻率范圍。 圖1中還展示出了該濾波器結(jié)構(gòu)及其性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種超寬阻帶抑制的平面帶 通濾波器。本發(fā)明提出平面帶通濾波器的設(shè)計方案，通過合理安排輸入輸出端口的饋電位 置以及諧振器之間的耦合位置，從而有效地抑制由于傳輸線頻率響應(yīng)的周期性而產(chǎn)生的寄 生通帶，尤其是能實現(xiàn)對二倍頻到十倍頻的抑制，進而使濾波器的阻帶得到大范圍擴展，主 要優(yōu)點有：超寬阻帶、結(jié)構(gòu)簡單可靠、體積小、通帶低損耗。
[0006] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面履銅微帶 板1上，
[0008] 所述雙面覆銅微帶板1的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的輸入端饋 線頭portl、用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一端口饋線2、第二端口饋線6 和至少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板；
[0009] 所述輸入端饋線頭portl與所述第一端口饋線2的第一側(cè)直線連接，所述輸出端 饋線頭P〇rt2與所述第二端口饋線6的第二側(cè)直線連接，所述輸入端饋線頭portl與所述 輸出端饋線頭P〇rt2在雙面覆銅微帶板1上成對角線設(shè)置，所述微帶諧振器并排設(shè)置在它 們的對角線上；
[0010] 所述微帶諧振器均包括三段微帶，其中第一側(cè)微帶和第二側(cè)微帶均位于中間微帶 的兩端并與其垂直連接，且所述第一側(cè)微帶和所述第二側(cè)微帶朝向相反，所述中間微帶均 與所述第一端口饋線以及所述第二端口饋線平行。
[0011] 優(yōu)選的，所述微帶諧振器均為均勻阻抗半波長微帶諧振器。
[0012] 優(yōu)選的，所述微帶諧振器的數(shù)量為三個，分別為第一微帶諧振器3、第二微帶諧振 器4、第三微帶諧振器5。
[0013] 優(yōu)選的，所述第一微帶諧振器3包括第一微帶3-1、第二微帶3-2、第三微帶3-3,其 中所述第一微帶和所述第三微帶位于所述第二微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第一微 帶和所述第三微帶朝向相反，所述第二微帶和所述第一端口饋線平行，二者相鄰并且之間 存在第一稱合間隙7 ;
[0014] 所述第二微帶諧振器4包括第四微帶4-1、第五微帶4-2、第六微帶4-3,其中所述 第四微帶和所述第六微帶位于所述第五微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第四微帶和所 述第六微帶朝向相反，所述第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰并且之間存在第二耦 合間隙8 ;
[0015] 所述第三微帶諧振器5包括第七微帶5-1、第八微帶5-2、第九微帶5-3,其中所述 第七微帶和所述第九微帶位于所述第八微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第七微帶和所 述第九微帶朝向相反，所述第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰并且之間存在第三耦 合間隙9 ;所述第八微帶還和所述第二端口饋線平行，二者相鄰并且之間存在第四耦合間 隙10。
[0016] 優(yōu)選的，所述第二微帶與第一微帶連接一側(cè)的端口和所述第一端口饋線的第一側(cè) 平齊；所述第八微帶與第九微帶連接一側(cè)的端口和所述第二端口饋線的第二側(cè)平齊；所述 第五微帶與第四微帶連接一側(cè)的端口和所述第一端口饋線的第二側(cè)平齊；所述第五微帶與 第六微帶連接一側(cè)的端口和所述第二端口饋線的第一側(cè)平齊。
[0017] 優(yōu)選的，所述任一微帶諧振器的第一側(cè)微帶和第二側(cè)微帶的長度取值分別與以 下九組數(shù)據(jù)的每一組中任意一個數(shù)值對應(yīng)相等，其中所述九組數(shù)據(jù)分別為（A /8、3 A /8)， (入/12、X/4、5X/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、 7 入/20)，（入/24、入/8、5 入/24、3 入/8、11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、 11 入 /28、13 X /28)，U /32、3 X /32、5 X /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)， (入 /36、X /12、5 X /36、7 X /36、11 X /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，U /40、3 X /40、 入/8、7入/40、9入/40、11入/40、13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入為所述超寬阻 帶抑制的平面帶通濾波器的波長。
[0018] 優(yōu)選的，所述第一微帶的長度1^2、所述第三微帶的長度1^4、所述第四微帶的長度 L 5、所述第六微帶的長度L7、所述第七微帶的長度L8、所述第九微帶的長度L 1(l的長度取值 分別與以下六組數(shù)據(jù)的每一組中任意一個數(shù)值對應(yīng)相等，其中所述九組數(shù)據(jù)分別為，其中 所述六組數(shù)據(jù)分別為 U/8)，U/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、 7 入/20、7X/20)，U/28、3X/28、5X/28、X/4、9X/28、llX/28、13X/28)，U/32、 3入/32、5入/32、7入/32、9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入為所述超寬阻帶抑 制的平面帶通濾波器的波長。
[0019] 優(yōu)選的，所述第一微帶的長度1^2 = A/8、所述第三微帶的長度L4 = A/16、所述 第四微帶的長度1^5= X/20、所述第六微帶的長度L7= X/28、所述第七微帶的長度L8 = 入/32、所述第九微帶的長度L1(l = A /12。
[0020] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：
[0021] 1、本發(fā)明通過調(diào)整端口饋線和諧振器之間的耦合位置至寄生頻率的電壓零點處， 實現(xiàn)對多個倍頻的抑制。
[0022] 2、本發(fā)明將諧振器之間的耦合位置調(diào)整至寄生頻率的電壓零點處，同樣實現(xiàn)對多 個倍頻的抑制，從而實現(xiàn)超寬阻帶。
[0023] 3、本發(fā)明利用均勻阻抗諧振器實現(xiàn)超寬阻帶，從而降低了設(shè)計難度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中四分之一波長階梯阻抗諧振器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的的尺寸圖；
[0027] 圖4是本發(fā)明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的散射參數(shù)仿真結(jié)果圖；
[0028] 圖5是本發(fā)明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的散射參數(shù)仿真結(jié)果圖的局部 放大圖；
[0029] 圖中，附圖標記為：1_雙面履銅微帶板，2-第一端口饋線，3-第一微帶諧振器， 3-1-第一微帶，3-2-第二微帶，3-3-第三微帶，4-第二微帶諧振器，4-1-第四微帶，4-2-第 五微帶，4-3-第六微帶，5-第三微帶諧振器，5-1-第七微帶，5-2-第八微帶，5-3-第九微帶， 6_第二端口饋線，7-第一耦合間隙，8-第二耦合間隙，9-第三耦合間隙，10-第四耦合間隙。

【具體實施方式】
[0030] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對 本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用 于限定本發(fā)明。
[0031] 實施例
[0032] 本實施例提出的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖和尺寸圖分別如 圖2和圖3所示，該超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器整體制作在雙面覆銅的介質(zhì)基板上，使 用機械刻制、激光刻制、電路板腐蝕等技術(shù)均可容易地制作。
[0033] 雙面覆銅微帶板1的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的輸入端饋線頭 portl、用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一端口饋線2、第二端口饋線6和至 少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板。其中，微帶諧振器均為均 勻阻抗半波長微帶諧振器；輸入端饋線頭portl和輸出端饋線頭port2均為50歐姆的匹配 阻抗。
[0034] 輸入端饋線頭portl與第一端口饋線2的第一側(cè)直線連接，輸出端饋線頭port2 與第二端口饋線6的第二側(cè)直線連接，它們在雙面覆銅微帶板1上成對角線設(shè)置，所述微帶 諧振器并排設(shè)置在它們的對角線上。
[0035] 本超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器設(shè)計中采用的微帶諧振器均包括三段微帶，組 成結(jié)構(gòu)如下：任何一個微帶諧振器的第一側(cè)微帶和第二側(cè)微帶均位于中間微帶的兩端并與 其垂直連接，且所述第一側(cè)微帶和所述第二側(cè)微帶朝向相反，所述中間微帶均與所述第一 端口饋線以及所述第二端口饋線平行。
[0036] 如圖2所示，本實施例中取三個微帶諧振器的情形，分別為第一微帶諧振器3、第 二微帶諧振器4、第三微帶諧振器5。
[0037] 其中，第一微帶諧振器3包括第一微帶、第二微帶、第三微帶，其中第一微帶和第 三微帶位于第二微帶的兩端，與第二微帶垂直連接，且第一微帶和第三微帶相互平行，朝向 相反；第二微帶和所述第一端口饋線平行，二者相鄰并且之間存在第一耦合間隙7 ;
[0038] 其中，第二微帶諧振器4包括第四微帶、第五微帶、第六微帶，其中第四微帶和第 六微帶位于第五微帶的兩端，分別與第五微帶垂直連接，且第四微帶和第六微帶相互平行， 朝向相反；第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰并且之間存在第二耦合間隙8 ;
[0039] 其中，第三微帶諧振器5包括第七微帶、第八微帶、第九微帶，其中第七微帶和第 九微帶位于第八微帶的兩端，分別與第八微帶垂直連接，且第七微帶和第九微帶相互平行， 朝向相反；第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰并且之間存在第三耦合間隙9 ;第八微 帶和所述第五微帶平行，二者相鄰并且之間存在第三耦合間隙9 ;第八微帶還和所述第二 端口饋線平行，二者相鄰并且之間存在第四耦合間隙10。
[0040] 還需要特別說明的是，在本實施例中，所述第二微帶與第一微帶連接一側(cè)的端口 和所述第一端口饋線的第一側(cè)平齊；所述第八微帶與第九微帶連接一側(cè)的端口和所述第二 端口饋線的第二側(cè)平齊；所述第五微帶與第四微帶連接一側(cè)的端口和所述第一端口饋線 的第二側(cè)平齊；所述第五微帶與第六微帶連接一側(cè)的端口和所述第二端口饋線的第一側(cè)平 齊。
[0041] 對于本實施例中半波長諧振器，在基頻和其它寄生頻率的電壓分布差異很大，具 體來說，電壓最大點和電壓零點的分布位置不同，若波長為入，基頻頻率為&，則24,34， 4f〇,.....nf^分別為其它寄生頻率，根據(jù)傳輸線的電壓分布，可以分別求出每個頻率下的傳 輸線上的電壓零點分布，具體如下：
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式制作在雙面履銅微帶板 (1)上，其特征在于： 所述雙面覆銅微帶板（1)的同一面上分別制作有用于輸入電磁波信號的輸入端饋線 頭portl、用于輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一端口饋線（2)、第二端口饋線 (6)和至少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板（1)的另一面為覆銅接地板； 所述輸入端饋線頭portl與所述第一端口饋線（2)的第一側(cè)直線連接，所述輸出端饋 線頭port2與所述第二端口饋線（6)的第二側(cè)直線連接，所述輸入端饋線頭portl與所述 輸出端饋線頭P〇rt2在雙面覆銅微帶板（1)上成對角線設(shè)置，所述微帶諧振器并排設(shè)置在 它們的對角線上； 所述微帶諧振器均包括三段微帶，其中第一側(cè)微帶和第二側(cè)微帶均位于中間微帶的兩 端并與其垂直連接，且所述第一側(cè)微帶和所述第二側(cè)微帶朝向相反，所述中間微帶均與所 述第一端口饋線以及所述第二端口饋線平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述微帶諧 振器均為均勻阻抗半波長微帶諧振器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述微 帶諧振器的數(shù)量為三個，分別為第一微帶諧振器（3)、第二微帶諧振器（4)、第三微帶諧振 器（5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的任一超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于： 所述第一微帶諧振器（3)包括第一微帶（3-1)、第二微帶（3-2)、第三微帶（3-3)，其中 所述第一微帶和所述第三微帶位于所述第二微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第一微帶 和所述第三微帶朝向相反，所述第二微帶和所述第一端口饋線平行，二者相鄰并且之間存 在第一稱合間隙（7); 所述第二微帶諧振器（4)包括第四微帶（4-1)、第五微帶（4-2)、第六微帶（4-3)，其中 所述第四微帶和所述第六微帶位于所述第五微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第四微帶 和所述第六微帶朝向相反，所述第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰并且之間存在第 二耦合間隙（8); 所述第三微帶諧振器（5)包括第七微帶（5-1)、第八微帶（5-2)、第九微帶（5-3)，其中 所述第七微帶和所述第九微帶位于所述第八微帶的兩端并與其垂直連接，且所述第七微帶 和所述第九微帶朝向相反，所述第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰并且之間存在第 三耦合間隙（9);所述第八微帶還和所述第二端口饋線平行，二者相鄰并且之間存在第四 耦合間隙（10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述第二微 帶與第一微帶連接一側(cè)的端口和所述第一端口饋線的第一側(cè)平齊；所述第八微帶與第九微 帶連接一側(cè)的端口和所述第二端口饋線的第二側(cè)平齊；所述第五微帶與第四微帶連接一側(cè) 的端口和所述第一端口饋線的第二側(cè)平齊；所述第五微帶與第六微帶連接一側(cè)的端口和所 述第二端口饋線的第一側(cè)平齊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述任一微 帶諧振器的第一側(cè)微帶和第二側(cè)微帶的長度取值分別與以下九組數(shù)據(jù)的每一組中任意一 個數(shù)值對應(yīng)相等，其中所述九組數(shù)據(jù)分別為U /8、3 A /8)，U /12、A /4、5 A /12)，U /16、 3A/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/24、X/8、5X/24、3X/8、 11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28)，（入/32、3 入/32、 5 入 /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)，U /36、X /12、5 X /36、7 X /36、 11 入 /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，（X /40、3 X /40、X /8、7 X /40、9 X /40、11 X /40、 13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入為所述超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的波 長。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述第一微 帶的長度L2、所述第三微帶的長度L4、所述第四微帶的長度L5、所述第六微帶的長度L 7、所 述第七微帶的長度L8、所述第九微帶的長度L1(l的長度取值分別與以下六組數(shù)據(jù)的每一組 中任意一個數(shù)值對應(yīng)相等，其中所述九組數(shù)據(jù)分別為，其中所述六組數(shù)據(jù)分別為（A/8)， (入/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/28、 3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28),(入/32、3 入/32、5 入/32、7 入/32、 9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入為所述超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的波 長。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特征在于：所述第一微 帶的長度12= X/8、所述第三微帶的長度L4= X/16、所述第四微帶的長度L5= X/20、所 述第六微帶的長度L7 = A /28、所述第七微帶的長度L8 = A /32、所述第九微帶的長度 =入 /12。
【文檔編號】H01P1/212GK104409816SQ201410718972
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】陳付昌, 羅迪, 錢璐, 涂治紅, 褚慶昕 申請人:華南理工大學(xué)