基于車載雷達(dá)系統(tǒng)的高選擇性亞毫米波超寬帶濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波毫米波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是無線通信系統(tǒng)中至關(guān)重要器件之一，在日益擁擠的無線頻譜資源和復(fù)雜的電磁環(huán)境下，對(duì)濾波器的性能要求越來越高。超寬帶以其高速率、低功耗、高保密性以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和相當(dāng)巨大的市場價(jià)值。自美國聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)于2002年2月批準(zhǔn)了超寬帶技術(shù)在短距離無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用，為了便于管理，F(xiàn)CC將超產(chǎn)帶系統(tǒng)分為3類成像系統(tǒng)，2車載雷達(dá)系統(tǒng)(22-29GHz)，3室內(nèi)超寬帶系統(tǒng)(3.1-10.6GHz) [Federal Communicat1ns Commiss1n.Revis1n of part 15of the commiss1n? s rules regarding ultra-wideband transmiss1n system firstreport and order [R].Tech.Rep.ET:FCC.2002.]，各種 UWB 濾波器如雨后春輿般出現(xiàn)了，一系列的設(shè)計(jì)方法被國內(nèi)外先進(jìn)學(xué)者提出，如《微波與無線器件快報(bào)》(IEEE MICROWAVE ANDWIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.19, N0.1, JANUARY 2009)介紹了一種以三組階躍阻抗枝節(jié)加載在一根高阻抗微帶線上的多模諧振器來實(shí)現(xiàn)通帶為2.8 - 10.6GHz的超寬帶濾波器。(IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL.24, N0.4, APRIL 2014)介紹了一種利用微帶-缺陷地結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)通帶頻率為2.8到11.0GHz的一個(gè)超寬帶濾波器。再如《電子快報(bào)》(ELECTRONICS LETTERS 16th August 2012 Vol.48 N0.17)利用三線交叉耦合諧振器和帶有開、短路枝節(jié)加載的耦合微帶傳輸線設(shè)計(jì)了一款帶寬為2.8到10.7GHz的超寬帶濾波器。
[0003]可以看到大多數(shù)的超寬帶濾波器的研宄是基于室內(nèi)超寬帶系統(tǒng)3.1-10.6GHz頻段的。然而，對(duì)于在車載雷達(dá)系統(tǒng)亞毫米波頻段(22-29GHZ)的超寬帶濾波器卻很少有成熟的研宄，最主要的原因在于難以實(shí)現(xiàn)陡峭的過帶，和高抑制的阻帶?；谏鲜鰡栴}，需要一種高選擇性和寬阻帶的超寬帶濾波器，滿足高抑制阻帶和陡峭通帶過渡帶的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】存的的缺陷和瓶頸，提出一種成本低、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、功率容量大、便于集成和互聯(lián)能夠應(yīng)用于車載雷達(dá)系統(tǒng)的高性能超寬帶濾波器，該濾波器工作在22.6-28.5GHz的頻率范圍內(nèi)，帶內(nèi)插損為20dB，帶外抑制度達(dá)為22dB 直到 52GHz ο
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包括絕緣介質(zhì)板1、下層金屬接地板7以及上層金屬貼片，所述上層金屬貼片包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的“L”金屬片3、4，帶兩個(gè)切角的矩形金屬貼片2和兩個(gè)偽交指金屬貼片5、6，金屬貼片2、3、4為諧振單元，偽交指金屬貼片5、6分別為輸入、輸出結(jié)構(gòu)，所述矩形金屬貼片2的兩個(gè)切角位于其矩形同一對(duì)角線的兩端；所述兩個(gè)偽交指金屬貼片5、6分設(shè)于矩形金屬貼片2的左右兩側(cè)，且設(shè)有交指的一端分別靠近矩形金屬貼片2未切角的一端；兩個(gè)“L”金屬片3、4分設(shè)于矩形金屬貼片2的左右兩側(cè)，且“L”金屬片的一條邊與矩形金屬貼片2的相應(yīng)側(cè)邊平行，且另一條邊伸入相應(yīng)側(cè)邊的偽交指金屬貼片的交指縫隙內(nèi)，由此構(gòu)成交指縫隙耦合饋電。
[0007]本發(fā)明濾波器采用偽交指縫隙耦合饋電。矩形貼片進(jìn)行開槽使簡并模分離并產(chǎn)生能量耦合。兩個(gè)“L”型金屬貼片為半波長階躍阻抗諧振器，主要作用是增加阻帶損耗，提高阻帶抑制度。兩個(gè)偽交指金屬貼片，采用O度饋電結(jié)構(gòu)作為輸入輸出，是為了產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)，增加邊帶陡峭度，提高通帶選擇性。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn):整個(gè)濾波器采用雙面敷銅羅杰斯介質(zhì)基板制作而成，整體結(jié)構(gòu)光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)加工，成本低廉。諧振器采用矩形貼片提高濾波器的功率容量，外側(cè)級(jí)聯(lián)折疊半波長階躍阻抗諧振器，提高上阻帶抑制度。輸入輸出采用偽交指結(jié)構(gòu)增加耦合強(qiáng)度，并采用O度饋電形式，產(chǎn)生額外傳輸零點(diǎn)，使邊帶更加陡峭，從而提高通帶選擇性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明濾波器結(jié)構(gòu)的正面示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明濾波器結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例濾波器頻率響應(yīng)仿真與測(cè)試結(jié)果示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明實(shí)施例濾波器群時(shí)延仿真與測(cè)試結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和效果進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
[0014]實(shí)施例
[0015]本實(shí)施例提供的超寬帶濾波器結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，包含介質(zhì)基板1，諧振單元2、3、4，輸入輸出親合結(jié)構(gòu)5、6和金屬接地板7。介質(zhì)基板I長L = 16.25mm，寬w = 10.82mm，厚度h = 0.254mm (選取薄的介質(zhì)基片是為了抑制高次模，和在26GHz處介質(zhì)表面波對(duì)濾波器的影響)，介質(zhì)基板材料為Rogers RT5880，介電常數(shù)為2.2 ;上層金屬貼片及金屬接地板均為銅質(zhì)，且厚度為0.035mm;矩形貼片2的長寬分別為a = 3.65mm,b = 3.82mm切角寬度c = 0.45mm，折疊型半波長SIR貼片3、4結(jié)構(gòu)一樣，豎直部分長寬分別為LI = 2.69mm、Wl=0.33mm、水平部分長寬分別為L2 = 1.71mm、W2 = 0.18mm ;貼片2與貼片3、4的耦合方式為縫隙耦合，耦合間距SI = 0.1lmm ;輸入輸出結(jié)構(gòu)采用偽交指縫隙耦合饋電增加耦合強(qiáng)度，并采用O度饋電結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傳輸零點(diǎn)提高邊帶陸峭度，縫隙間距S2 = 0.1Omm,最終結(jié)構(gòu)大小為 16.25mm X 10.82mm。
[0016]該濾波器的頻率響應(yīng)如圖3所示，中心頻率為25.5GHz，通帶為22.6-28.5GHz，帶內(nèi)回波損耗大于18dB、插入損耗小于1.5dB，帶外損耗達(dá)為22dB直到52GHz。群時(shí)延變化范圍如圖4所示最大變化小于0.8nsο
[0017]綜上所述，本發(fā)明的超寬帶濾波器，結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、且性能優(yōu)良、實(shí)用性強(qiáng)非常適合車載雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，包括絕緣介質(zhì)板(I)、下層金屬接地板(7)以及上層金屬貼片，其特征在于，所述上層金屬貼片包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的“L”金屬片(3、4)，帶兩個(gè)切角的矩形金屬貼片⑵和兩個(gè)偽交指金屬貼片(5、6)，偽交指金屬貼片(5)、(6)分別為輸入、輸出結(jié)構(gòu)，所述矩形金屬貼片(2)的兩個(gè)切角位于其矩形同一對(duì)角線的兩端；所述兩個(gè)偽交指金屬貼片(5)、(6)分設(shè)于矩形金屬貼片(2)的左右兩側(cè)，且設(shè)有交指的一端分別靠近矩形金屬貼片(2)未切角的一端；兩個(gè)“L”金屬片(3)、(4)分設(shè)于矩形金屬貼片(2)的左右兩側(cè)，且“L”金屬片的一條邊與矩形金屬貼片(2)的相應(yīng)側(cè)邊平行，且另一條邊伸入相應(yīng)側(cè)邊的偽交指金屬貼片的交指縫隙內(nèi)，由此構(gòu)成交指縫隙耦合饋電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，所述絕緣介質(zhì)板(I)材料為 Rogers RT5880。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，所述兩個(gè)“L”型金屬貼片(3、4)為半波長階躍阻抗諧振器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞毫米波微帶超寬帶帶通濾波器，其特征在于，上層金屬貼片及金屬接地板均為銅質(zhì)，且厚度為0.035mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于車載雷達(dá)系統(tǒng)中的超寬帶濾波器，屬于微波毫米波技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括矩形絕緣介質(zhì)基板、下層金屬接地板及上層金屬貼片，諧振器采用帶切角矩形貼片提高濾波器的功率容量，外側(cè)級(jí)聯(lián)折疊半波長階躍阻抗諧振器以提高上阻帶抑制度。輸入輸出采用偽交指結(jié)構(gòu)增加耦合強(qiáng)度，并采用0度饋電形式，產(chǎn)生額外傳輸零點(diǎn)，使邊帶更加陡峭，從而提高通帶選擇性。該濾波器在其工作頻率范圍內(nèi)有多個(gè)傳輸零點(diǎn)，且邊帶非常陡峭，群時(shí)延變化范圍較小。該濾波器成本低、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、功率容量大、便于集成和互聯(lián)非常適用于車載雷達(dá)系統(tǒng)。
【IPC分類】H01P1/203
【公開號(hào)】CN104934664
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510387789
【發(fā)明人】朱兆君, 王亮, 梁碩, 俞彬, 李商洋
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日