專利名稱：一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器，屬微波傳輸器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自美國聯(lián)邦通信協(xié)會(FCC) 2002年為室內(nèi)以及手持通信系統(tǒng)授權(quán)使用超寬帶 (UffB) (3. 1-10. 6GHz)以來，低成本的超寬帶無線通信系統(tǒng)被認為是最具潛力的軍用以及商 用的通信系統(tǒng)。作為通信系統(tǒng)中非常重要的無源器件之一，超寬帶受到了學術(shù)界的廣泛關(guān) 注。如何設(shè)計低損耗，小體積，高性能的超寬帶濾波器成為了近幾年以來的熱點問題。而我 國超寬帶無線通信技術(shù)還處于起步階段。微帶多模諧振器是一種用來實現(xiàn)超寬帶濾波器的 常用諧振器，但是由于諧振器和輸入/輸出饋線間所需要的強耦合對加工精度要求苛刻， 因此在現(xiàn)有一般加工精度條件下，實現(xiàn)這種所需要的強耦合，是超寬帶濾波器設(shè)計的一個 難點。同時，由于超寬帶頻帶內(nèi)包含了 WLAN 5. 2GHz頻段，因此要求新型的超寬帶濾波器必 須采用有效的措施，在通帶內(nèi)形成阻帶來抑制這個頻段的信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為了采用較為簡單的方法來實現(xiàn)高性能的微波濾波器，本發(fā)明 提出一種新型微波帶通濾波器結(jié)構(gòu)，在超寬通帶內(nèi)產(chǎn)生阻帶，并且不增加整個電路的體積， 提高了濾波器的特性。本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明微波帶通濾波器由三個微帶開環(huán)諧振器、一個缺陷 的階躍阻抗諧振器以及輸入/輸出饋線組成。所述的三個微帶開環(huán)諧振器具有相同的諧振 頻率，正對耦合在缺陷的階躍阻抗諧振器上，降低了濾波器的體積。開環(huán)形諧振器間的距離 可以改變，它們之間的耦合，在濾波器的上通帶上產(chǎn)生阻帶，有效降低了超寬帶通信系統(tǒng)與 無線局域網(wǎng)系統(tǒng)間的干擾。本發(fā)明濾波器由蝕刻在接地面上的缺陷階躍阻抗諧振器(Defected Stepped-Impedance Resonator, DSIR)和三個微帶開環(huán)諧振器構(gòu)成；所述的缺陷階躍阻抗 諧振器與輸入/輸出饋線在不同平面上，并且輸入/輸出饋線與缺陷階躍阻抗諧振器正交 排列；加載的三個微帶方形開環(huán)諧振器與缺陷階躍阻抗諧振器位于不同的電路層上，其位 置處于缺陷階躍阻抗諧振器的正上方，輸入輸出饋線之間。本發(fā)明所述的微帶開環(huán)諧振器，其電長度為諧振器中心頻率半波長(其諧振頻率 5. 25GHz的半波長)，裂口寬度近似等于諧振器微帶寬度；缺陷階躍阻抗諧振器的總電長度 為超寬帶中心頻率一個波長(即超寬帶中心頻率6. 85GHz的一個波長)。本發(fā)明的三個微帶開環(huán)諧振器正對耦合在缺陷階躍阻抗諧振器上，輸入輸出饋線 與缺陷階躍阻抗諧振器正交耦合；本發(fā)明采用的缺陷階躍阻抗三模諧振器，是一個蝕刻在 接地面上的缺陷諧振器，其三個模式同時在超寬帶帶寬內(nèi)；由于實現(xiàn)超寬帶需要很強的外 部耦合，本發(fā)明采用輸入和輸出耦合在上，諧振器在下的排列方式，可以方便的實現(xiàn)電路所 需要的強耦合；且本發(fā)明在不增加電路體積的前提下，采用開環(huán)諧振器與缺陷階躍阻抗諧
3振器的正對耦合，產(chǎn)生了傳輸零點，形成了一個阻帶，有效地抑制了無線局域網(wǎng)信號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，本發(fā)明采用缺陷地階躍阻抗多模諧振器， 諧振器和耦合饋線在不同平面上，因此相互耦合強度可以方便控制；通過層間排列方式，在 缺陷地諧振器的正上層加載的開環(huán)諧振器，產(chǎn)生一個阻帶，從而在不增加濾波器的體積的 前提下，實現(xiàn)了阻帶特性；缺陷階躍阻抗諧振器通過輸入/輸出饋線的正交耦合后，產(chǎn)生了 非常大的相對帶寬，并且上下阻帶特性良好。


圖1是微波濾波器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是微帶開環(huán)諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖3是缺陷的階躍阻抗諧振器的結(jié)構(gòu)圖；圖中1是缺陷的階躍阻抗諧振器；2、3、4是方形開環(huán)諧振器；5和6分別是特性阻 抗為50歐姆的輸入端口和輸出端口 ；7是輸入/輸出饋線間的距離；8為微帶開環(huán)形諧振器 與缺陷的階躍阻抗諧振器的垂直距離；9和10分別為微帶開環(huán)形諧振器與輸入輸出饋線以 及三個微帶開環(huán)形諧振器之間的水平距離；11為缺陷的階躍阻抗諧振器與輸入輸出饋線 端的垂直距離。
具體實施例方式本發(fā)明實施例帶通濾波器如圖3所示，由接地面的缺陷階躍阻抗諧振器1與輸入 5/輸出6饋線正交耦合組成，再在缺陷階躍阻抗諧振器上加三個微帶開環(huán)諧振器2、3、4正 對耦合。圖2所示是一種微帶開環(huán)諧振器，該諧振器產(chǎn)生阻帶；圖3是一種缺陷階躍阻抗諧 振器，該諧振器產(chǎn)生超寬通帶。信號由輸入端口 5輸入，通過饋線與缺陷階躍阻抗諧振器耦合，由于缺陷階躍阻 抗諧振器是多模諧振器，因此正交強耦合使其產(chǎn)生了一個很寬的通帶。缺陷階躍阻抗諧振 器的總電長度為一個波長(超寬帶中心頻率6. 85GHz的一個波長)。中間大阻抗部分為半 波長，兩邊小阻抗部分分別為四分之一波長。其阻抗比要求在2左右，也就是寬度比在4. 4 左右。而三個微帶開環(huán)諧振器具有相同的諧振頻率，要求其電長度為半波長(其諧振頻率 5. 25GHz的半波長)。為了設(shè)計的方便，裂口寬度近似等于諧振器微帶寬度。因此特定頻率 的信號會在這三個諧振器上諧振，不會到達輸出端。因此，超寬通帶內(nèi)產(chǎn)生了一個阻帶，并 且通帶中心頻率處的插入損耗并沒有受到影響，由于是三級的微帶開環(huán)諧振器，產(chǎn)生的阻 帶邊緣也十分陡峭。諧振器1和諧振器2、3、4之間的耦合可以通過改變諧振器以及輸入輸 出饋線間的距離7、8、9、10、11來控制，從而控制濾波器通帶內(nèi)阻帶的寬度以及通帶內(nèi)的插 入損耗。微帶開環(huán)形諧振器2、3、4的大小可以用來控制通帶內(nèi)阻帶的位置，以便改變傳輸 零點的位置。調(diào)解諧振器1的阻抗比可以改變通帶的寬度，使之達到設(shè)計要求。當輸入/輸出饋線間的距離7為10. 4mm，微帶開環(huán)形諧振器與缺陷的階躍阻抗諧 振器的垂直距離8為1mm，微帶開環(huán)形諧振器與輸入輸出饋線之間的水平距離9為0. 5mm, 三個微帶開環(huán)形諧振器之間的水平距離10為0. 2mm，缺陷的階躍阻抗諧振器與輸入輸出饋 線端的垂直距離11為3. 7mm時，濾波器阻帶中心頻率為5. 23GHz，傳輸損耗為_39dB以下， 通帶相對帶寬為120%以上，中心頻率處插入損耗為-0. 56dB。這種結(jié)構(gòu)的濾波器，與其他的超寬帶濾波器相比，可以在通帶內(nèi)產(chǎn)生一個-40dB的傳輸零點，從而產(chǎn)生阻帶；由缺陷階 躍阻抗諧振器產(chǎn)生的超寬通帶也可以達到120%以上的相對帶寬，并且有很好的上下阻帶 特性，特別是低頻阻帶特性。
權(quán)利要求
一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器，其特征是，所述帶通濾波器由蝕刻在接地面上的缺陷階躍阻抗諧振器、三個微帶開環(huán)諧振器以及輸入/輸出饋線構(gòu)成，所述的缺陷階躍阻抗諧振器與輸入/輸出饋線在不同平面上，并且輸入/輸出饋線與缺陷階躍阻抗諧振器正交排列；加載的三個微帶方形開環(huán)諧振器與缺陷階躍阻抗諧振器位于不同的電路層上，其位置處于缺陷階躍阻抗諧振器的正上方，輸入輸出饋線之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求職所述的一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器，其特征是，所述缺 陷階躍阻抗諧振器耦合產(chǎn)生超寬帶，三個方形開環(huán)諧振器間的耦合在超寬帶濾波器的通帶 中產(chǎn)生一個阻帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求職所述的一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器，其特征是，所述微 帶開環(huán)諧振器，其電長度為諧振器中心頻率半波長，裂口寬度近似等于諧振器微帶寬度；缺 陷階躍阻抗諧振器的總電長度為超寬帶中心頻率一個波長。
全文摘要
一種具有帶阻特性的超寬帶帶通濾波器，其特征是，所述帶通濾波器由蝕刻在接地面上的缺陷階躍阻抗諧振器、三個微帶開環(huán)諧振器以及輸入/輸出饋線構(gòu)成，所述的缺陷階躍阻抗諧振器與輸入/輸出饋線在不同平面上，并且輸入/輸出饋線與缺陷階躍阻抗諧振器正交排列；加載的三個微帶方形開環(huán)諧振器與缺陷階躍阻抗諧振器位于不同的電路層上，其位置處于缺陷階躍阻抗諧振器的正上方。本發(fā)明在不增加電路體積的前提下，采用開環(huán)諧振器與缺陷階躍阻抗諧振器的正對耦合，產(chǎn)生了傳輸零點，形成了一個阻帶，有效地抑制了無線局域網(wǎng)信號。
文檔編號H01P7/00GK101916891SQ201010252028
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者劉海文, 官雪輝, 陳鵬 申請人:華東交通大學