一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的新型超寬帶(uwb)濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型貼片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的新型超寬帶(UWB)濾波器,屬于微波通信領(lǐng)域。該濾波器包括:一個(gè)在階梯阻抗諧振器上中心加載的一個(gè)折疊階梯阻抗枝節(jié)，該枝節(jié)能產(chǎn)生一對(duì)帶外傳輸零點(diǎn)，使濾波器具有較好的帶外抑制特性；一對(duì)輸入、輸出端口，位于新型折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的兩側(cè)；交指耦合,將輸入、輸出端口與諧振器相連，諧振器內(nèi)部開的一個(gè)小槽，用來(lái)微調(diào)新型超寬帶濾波器的雜散諧振頻率；地板上刻蝕的一個(gè)缺陷地（DGS）結(jié)構(gòu)，為了增強(qiáng)輸入、輸出端口與諧振器之間的耦合。本發(fā)明提供了一種新型貼片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)緊湊，性能良好，優(yōu)于絕大多數(shù)其他外形的超寬帶濾波器。
【專利說(shuō)明】一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的新型超寬帶(UWB)濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到微波通信領(lǐng)域，具體是涉及一種新型超寬帶(UWB)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(UWB)技術(shù)具有頻帶寬、功耗低、傳輸速度快、隱蔽性好以及多徑分辨能力強(qiáng)、系統(tǒng)容量大和高精度的距離分辨力等優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)線電通信、雷達(dá)、跟蹤、精確定位、成像和武器控制等眾多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，使得超寬帶(UWB)技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注，2002年美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)批準(zhǔn)了超寬帶技術(shù)在短距離無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用，更加促進(jìn)了超寬帶技術(shù)的研究和發(fā)展。
[0003]就頻帶范圍而言，超寬帶不同于傳統(tǒng)的窄帶和寬帶，它的頻率范圍為相對(duì)帶寬大于25%，而傳統(tǒng)的窄帶為相對(duì)帶寬小于1%，相對(duì)帶寬在1%?25%之間的則稱為寬帶。不過(guò)美國(guó)FCC對(duì)超寬帶系統(tǒng)重新作了定義，將其修改為相對(duì)帶寬大于20%或者-1OdB處的總頻帶寬度大于500MHz的系統(tǒng)。此外，F(xiàn)CC還對(duì)UWB通信系統(tǒng)進(jìn)行了分類以及詳細(xì)的發(fā)射功率限制。
[0004]根據(jù)FCC的要求UWB通信系統(tǒng)主要分為以下幾類:(I)成像系統(tǒng)(ImagingSystems),包括地面穿透雷達(dá)系統(tǒng)、墻壁成像系統(tǒng)、墻壁穿透成像系統(tǒng)、監(jiān)視系統(tǒng)以及醫(yī)療成像系統(tǒng)；(2)車載雷達(dá)系統(tǒng)(Vehicular Radar Systems) ； (3)室內(nèi)超寬帶系統(tǒng)(Indoor UffB Systems) ； (4)手持式超寬帶系統(tǒng)(Hand held UffB Systems)。按照 FCC 的規(guī)定，3.1GHz?10.6GHz為Indoor UWB系統(tǒng)和Hand held UWB系統(tǒng)使用的頻帶范圍，而22GHz至29GHz之間的7GHz的頻帶為車載雷達(dá)系統(tǒng)的工作頻帶。目前，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界普遍比較關(guān)注的是3.1GHz?10.6GHz的Indoor UffB系統(tǒng)在商業(yè)上的應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目研究的超寬帶濾波器通帶就集中在這一頻段。
[0005]作為通信系統(tǒng)中不可或缺的器件之一，濾波器是無(wú)線電技術(shù)中許多設(shè)計(jì)問(wèn)題的關(guān)鍵。濾波器既可用來(lái)限定大功率發(fā)射機(jī)在規(guī)定的頻帶內(nèi)輻射，反過(guò)來(lái)又可用來(lái)防止接收機(jī)受到工作頻帶以外的干擾。因此，微波濾波器是雷達(dá)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)等系統(tǒng)中最常見的元器件之一，其性能的優(yōu)劣往往直接影響到整個(gè)通信系統(tǒng)的質(zhì)量。同時(shí)微波濾波器也是最為重要、技術(shù)含量最高的微波無(wú)源器件。它的性能好壞對(duì)于系統(tǒng)的整體性能起著非常重要的作用。
[0006]目前設(shè)計(jì)超寬帶濾波器的主要方法有:
[0007]( I)多模諧振器結(jié)構(gòu)
[0008](2)奇偶模諧振器
[0009](3)開口環(huán)諧振器
[0010]小型化、低插入損耗和高帶外抑制是超寬帶帶通濾波器設(shè)計(jì)所關(guān)注的重點(diǎn)?；诙嗄ＶC振器結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，其尺寸小，過(guò)渡帶窄，插入損耗小，通帶效果好，能很好的滿足要求；因此本發(fā)明是采用多模諧振器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種性能良好的超寬帶濾波器。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的主要目的是，提供一種新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的貼片型超寬帶濾波器。
[0012]本發(fā)明提出一種新型超寬帶濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于對(duì)于實(shí)際情況，很難或無(wú)法用麥克斯韋方程從理論上來(lái)證明，而只能采用數(shù)值方法來(lái)證明。學(xué)術(shù)和工程上常采用的方法是利用商用的高頻電磁仿真軟件進(jìn)行電磁仿真來(lái)證明、優(yōu)化。
[0013]我們采用HFSS13.0對(duì)提出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將優(yōu)化的結(jié)構(gòu)制成樣品，對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，用實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)證實(shí)該濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的新型超寬帶濾波器采用介電常數(shù)ε =2.65，介質(zhì)厚度h=lmm的材質(zhì)進(jìn)行仿真優(yōu)化。確定其整體尺寸為27.各參數(shù)尺寸大小(單位 /mm)為:w0=2.8^=5,11=?.5,12=7.SjW1=0.4, W2=0.2, d=0.2, a2=l.8, Id1=0.6,w3=0.2，w4=0.2，13=9.7，a3=0.6，a4=l.1，w5=0.2。
[0015]濾波器的各尺寸具體說(shuō)明如下:
[0016]1.一個(gè)對(duì)稱的折疊多模諧振器的結(jié)構(gòu),其中與輸入、輸出端口進(jìn)行稱合的稱合線長(zhǎng)度為7.5mm,寬度為0.2mm,中心的矩形諧振腔長(zhǎng)度為1.8mm,寬度為0.6mm,中心加載的折疊多模諧振器由長(zhǎng)為9.7mm,寬為0.2mm的枝節(jié)和以0.6mm、l.1mm折疊的寬為0.2mm的折疊枝節(jié)構(gòu)成；
[0017]2.一對(duì)對(duì)稱的輸入、輸出端口，寬為2.8mm,饋線長(zhǎng)度為5mm,與折疊多模諧振器稱合的稱合線長(zhǎng)度為7.5mm,寬 度為0.4mm ；
[0018]3.輸入、輸出端口與折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)之間采用了交指耦合方式，輸入、輸出端口與折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)之間的間距為0.2mm,其耦合長(zhǎng)度為(7.5-0.2)mm,即7.3mm ；
[0019]4.諧振器里面開的一個(gè)小槽,其長(zhǎng)度為(1.8-2*0.2)mm,即1.4mm,寬度為0.2mm ;
[0020]5.地板上刻蝕的缺陷地(DGS)結(jié)構(gòu)，其尺寸為7.5mmX 1.4mm。
[0021]通過(guò)公式
【權(quán)利要求】
1.一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，介電常數(shù)~=2.65，介質(zhì)厚度h=lmm，所述超寬帶濾波器有一對(duì)對(duì)稱的輸入、輸出端口，端口寬為2.8mm，饋線長(zhǎng)度為5mm，其特征在于: 所述超寬帶濾波器設(shè)置一個(gè)對(duì)稱的折疊多模諧振器，其中與所述輸入、輸出端口進(jìn)行率禹合的稱合線長(zhǎng)度為7.5mm,寬度為0.2mm,中心的矩形諧振器長(zhǎng)度為1.8mm,寬度為0.6mm,中心加載的所述折疊多模諧振器由長(zhǎng)為9.7mm,寬為0.2mm的枝節(jié)和以0.6mm、1.1mm折疊的寬為0.2mm的折疊枝節(jié)構(gòu)成； 所述超寬帶濾波器的所述輸入、輸出端口與所述折疊多模諧振器之間采用了交指耦合方式，與所述折疊多模諧振器稱合的稱合線長(zhǎng)度為7.5mm,寬度為0.4mm ;所述輸入、輸出端口分別在所述折疊多模諧振器的兩側(cè)，它們與所述折疊多模諧振器之間的間距為0.2_，其耦合長(zhǎng)度為7.3mm ； 所述折疊多模諧振器里面開了一個(gè)小槽，所述小槽的長(zhǎng)度為1.4mm,寬度為0.2mm ； 所述超寬帶濾波器的地板上刻蝕了一對(duì)對(duì)稱的缺陷地結(jié)構(gòu)，其尺寸都為7.5mmX 1.4mm ;所述折疊多模諧振器的貼片和饋線材質(zhì)均為銅箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于折疊多模諧振器結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，其特征在于:對(duì)于其他的介電常數(shù)ε r和介質(zhì)厚度h， 通過(guò)公式
【文檔編號(hào)】H01P1/20GK103700909SQ201310731311
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】張友俊, 秦家峰 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)