利用周期結(jié)構(gòu)與雙交指耦合結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用周期結(jié)構(gòu)與雙交指耦合結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器，屬于射頻微波技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著無(wú)線通信技術(shù)以及短距離通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，人們可以利用的無(wú)線頻譜資源越來(lái)越少。研究者在提高現(xiàn)有頻譜利用率的同時(shí)，更愿意開(kāi)發(fā)出新的，更寬的頻帶以滿足人們的需求。為了解決這一瓶頸問(wèn)題，2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)通過(guò)了超寬帶(UWB，Ultra-wideband)技術(shù)的商用許可(3.lGHz-10.6GHz)，UWB技術(shù)自此受到研究人員的廣泛關(guān)注和深入研究。為了適應(yīng)超寬帶技術(shù)的發(fā)展，作為射頻前端的核心器件之一，超寬帶帶通濾波器的研究已經(jīng)成為無(wú)數(shù)研究者的關(guān)注對(duì)象。
[0003]超寬帶帶通濾波器是一種射頻微波電路中的濾波器件，實(shí)現(xiàn)傳輸信號(hào)通帶內(nèi)傳輸，通帶外截止。傳統(tǒng)的超寬帶濾波器尺寸較大，耦合度比較小，容易受到外界信號(hào)的干擾，性能不夠穩(wěn)定。對(duì)于現(xiàn)代的無(wú)線通信領(lǐng)域，耦合度強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，尺寸小的超寬帶濾波器性能極為重要。由于周期諧振結(jié)構(gòu)有抑制帶內(nèi)寄生諧波，雙交指耦合結(jié)構(gòu)耦合度緊密，能夠抵制來(lái)自其他地方的干擾。該新型周期結(jié)構(gòu)濾波器利用周期諧振結(jié)構(gòu)與雙交指結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器，具有的高品質(zhì)因素、低插入損耗、高集成度、大功率容量等特點(diǎn)，可以很好地運(yùn)用到現(xiàn)代毫米波微波通信領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用周期結(jié)構(gòu)與雙交指耦合結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器，本發(fā)明設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，微帶結(jié)構(gòu)易集成到射頻通信系統(tǒng)中，工作帶寬大，雙交指結(jié)構(gòu)耦合強(qiáng)度高，更適合應(yīng)用于現(xiàn)代微波毫米波電路集成中。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種利用周期結(jié)構(gòu)與雙交指耦合結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器，其特征在于，包括介質(zhì)基板；介質(zhì)基板的上表面中央設(shè)置有耦合傳輸結(jié)構(gòu)，耦合傳輸結(jié)構(gòu)關(guān)于介質(zhì)基板短邊方向的對(duì)折線對(duì)稱；耦合傳輸結(jié)構(gòu)包括第一、第二交指結(jié)構(gòu)以及金屬貼片、第一至第四傳輸線，第一傳輸線、第四傳輸線分別位于介質(zhì)基板的兩端，第二傳輸線的一端與第一傳輸線連接，第三傳輸線的一端與第四傳輸線連接，第二傳輸線的另一端與第一交指結(jié)構(gòu)的一端連接，第三傳輸線的另一端與第二交指結(jié)構(gòu)的一端連接，第一交指結(jié)構(gòu)的另一端與第二交指結(jié)構(gòu)的另一端通過(guò)金屬貼片連接；金屬貼片包括第一矩形金屬片，第一矩形金屬片的四個(gè)邊沿中間分別連接第二至第四矩形金屬片；介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有一層方環(huán)形金屬鍍層，方環(huán)形金屬鍍層的外邊延伸至介質(zhì)基板的邊沿；沿介質(zhì)基板的短邊方向，在方環(huán)形金屬鍍層上對(duì)稱設(shè)置三組第一矩形孔；方環(huán)形金屬鍍層的中央還設(shè)置有關(guān)于介質(zhì)基板下表面的中心對(duì)稱的魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)；在魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)上，沿介質(zhì)基板的短邊方向，在對(duì)折線上設(shè)置第二矩形孔，在對(duì)折線兩側(cè)設(shè)置三組第三矩形孔。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)由兩種大小不同的周期性矩形貼片組合而成。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，三組第三矩形孔與對(duì)折線之間的距離分別為0.5-0.7mm、0.6mm_0.9mm、0.9-1.2mm。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)與方環(huán)形金屬鍍層之間的距離為 0.2-0.4mm。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第一、第二、第三矩形孔的長(zhǎng)邊均與介質(zhì)基板的短邊平行。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，三組第一矩形孔與對(duì)折線之間的距離分別為7.6-8mm、8_8.6mm、8.6mm-9.4mmη
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第一、第二交指結(jié)構(gòu)均為5-9指。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)與環(huán)形金屬鍍層之間的距離為 0.2-0.4mm。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化方案，第二、第三矩形孔的尺寸相同。
[0014]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明中的雙交指結(jié)構(gòu)耦合強(qiáng)度高，魚(yú)骨型慢波結(jié)構(gòu)配合蝕刻周期性漸變金屬方孔抑制帶內(nèi)諧波，增強(qiáng)濾波器的抗干擾能力，相比普通超寬帶濾波器耦合強(qiáng)度高，抗干擾性強(qiáng)；本發(fā)明濾波器的相對(duì)帶寬FBW達(dá)到了 106%，更適合應(yīng)用于現(xiàn)代微波毫米波電路集成中；本發(fā)明中，交指強(qiáng)耦合結(jié)構(gòu)配合使用魚(yú)骨型慢波結(jié)構(gòu)以及蝕刻周期性漸變金屬方孔結(jié)構(gòu)對(duì)交指指間縫隙距離的要求減小，降低了加工難度；本發(fā)明濾波器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、整體性能好、耦合緊密、抗干擾能力強(qiáng)，成本低、微帶結(jié)構(gòu)易集成到射頻通信系統(tǒng)中、工作帶寬大，非常適合現(xiàn)代無(wú)線微波通信領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是耦合傳輸結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0017]圖3是介質(zhì)基板下表面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖5是介質(zhì)基板下表面的矩形孔的示意圖。
[0020]其中，1-第一傳輸線；2_第二傳輸線；3_金屬貼片；4_第三傳輸線；5_第四傳輸線；6_介質(zhì)基板；7_方環(huán)形金屬鍍層；8_魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)；9_輸入端口 ；10_輸出端口 ； 11-第一矩形孔；12-第一交指結(jié)構(gòu)；13-第二交指結(jié)構(gòu)。
[0021]圖6是本發(fā)明的Sll參數(shù)圖。
[0022]圖7是本發(fā)明的S21參數(shù)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
本發(fā)明提供一種利用周期結(jié)構(gòu)與雙交指耦合結(jié)構(gòu)共同實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器，如圖1所示，包括介質(zhì)基板。介質(zhì)基板的上表面中央設(shè)置有耦合傳輸結(jié)構(gòu)，耦合傳輸結(jié)構(gòu)關(guān)于介質(zhì)基板短邊方向的對(duì)折線對(duì)稱；如圖2所示，耦合傳輸結(jié)構(gòu)包括第一、第二交指結(jié)構(gòu)以及金屬貼片、第一至第四傳輸線，第一傳輸線、第四傳輸線分別位于介質(zhì)基板的兩端，第二傳輸線的一端與第一傳輸線連接，第三傳輸線的一端與第四傳輸線連接，第二傳輸線的另一端與第一交指結(jié)構(gòu)的一端連接，第三傳輸線的另一端與第二交指結(jié)構(gòu)的一端連接，第一交指結(jié)構(gòu)的另一端與第二交指結(jié)構(gòu)的另一端通過(guò)金屬貼片連接。如圖3所示，介質(zhì)基板的下表面設(shè)置有一層方環(huán)形金屬鍍層，方環(huán)形金屬鍍層的外邊延伸至介質(zhì)基板的邊沿；沿介質(zhì)基板的短邊方向，在方環(huán)形金屬鍍層上對(duì)稱設(shè)置三組第一矩形孔；方環(huán)形金屬鍍層的中央還設(shè)置有關(guān)于介質(zhì)基板下表面的中心對(duì)稱的魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)；在魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)上，沿介質(zhì)基板的短邊方向，在對(duì)折線上設(shè)置第二矩形孔，在對(duì)折線兩側(cè)設(shè)置三組第三矩形孔。
[0024]第一、第二傳輸線之間利用階躍阻抗變化匹配實(shí)現(xiàn)耦合傳輸結(jié)構(gòu)，減少因輸入輸出端口阻抗匹配帶來(lái)的干擾和誤差。第三、第四傳輸線的作用與之相同。
[0025]金屬貼片包括金屬貼片包括第一矩形金屬片，第一矩形金屬片的四個(gè)邊沿中間分別連接第二至第五矩形金屬片。第一矩形金屬片長(zhǎng)寬分別為1.8-2.8mm、2.8-3.8_，第二至第四矩形金屬片的大小可以相同也可以不同；當(dāng)與第一、第二交指結(jié)構(gòu)相連的第二、第四矩形金屬片略大，尺寸為1.6mm*0.75mm，而另外與第一、第二交指結(jié)構(gòu)不相連的第三、第五矩形金屬片略小，尺寸為0.45mm*1.6mm時(shí)，濾波器的整體性能最好，帶內(nèi)帶外S參數(shù)性能達(dá)到最優(yōu)。
[0026]魚(yú)骨型周期慢波結(jié)構(gòu)由兩種大小不同的周期性矩形貼片組合而成，如圖4所示，其中