微帶平面螺旋濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微波濾波器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微帶平面螺旋濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有微波濾波器有很多種，其中空氣腔體式濾波器和波導(dǎo)式濾波器體積大、成本高、而且笨重；微機(jī)械硅腔濾波器工藝復(fù)雜、成本高；微帶結(jié)構(gòu)的交指型濾波器占據(jù)面積較大；梳狀濾波器雖然面積小，但其加載電容不容易實(shí)現(xiàn)；聲表面波濾波器的通帶頻率不高；其它結(jié)構(gòu)或形狀的微波濾波器都有體積大或面積大或帶寬太窄或難于實(shí)現(xiàn)等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種微帶平面螺旋濾波器，體積小，面積小，重量輕，通帶范圍較廣，采用印刷電路板工藝或薄膜工藝即可實(shí)現(xiàn)，成本低，且適用于幾乎所有微波頻段。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型涉及一種微帶平面螺旋濾波器，所述濾波器包括N個(gè)分布于同一微帶電路板上的諧振腔，其中N為正整數(shù)，所述諧振腔由微帶平面螺旋諧振器構(gòu)成；所述微帶電路板包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上，所述頂層微帶電路由微帶平面螺旋諧振器構(gòu)成；N階耦合諧振腔濾波器采用N個(gè)微帶平面螺旋諧振器相互耦合實(shí)現(xiàn)；所述微帶平面螺旋諧振器是一種微帶結(jié)構(gòu)的任意匝數(shù)的螺旋線圈，其一端短路接地，另一端保持開路；所述螺旋線圈為正方形或長(zhǎng)方形或圓形或菱形或三角形。
[0005]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，相鄰兩諧振器之間直接耦合的耦合強(qiáng)度由兩者間距確定，非相鄰諧振器之間的容性耦合通過(guò)插入微帶線來(lái)調(diào)節(jié)耦合強(qiáng)度，所述微帶線的形狀為π型或工字型。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述螺旋線圈由接地端至開路端的纏繞方向?yàn)轫槙r(shí)針或逆時(shí)針。
[0007]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，每?jī)蓚€(gè)方形微帶平面螺旋諧振器，線圈的相鄰邊緣相互平行。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，間隔一個(gè)諧振器的兩個(gè)方形微帶平面螺旋諧振器的相鄰邊緣相互平行且相互位于對(duì)方的對(duì)角線上或位于對(duì)角線附近。
[0009]兩個(gè)方形微帶平面螺旋諧振器，線圈的相鄰邊緣相互平行且居中對(duì)齊時(shí)耦合強(qiáng)度最大，線圈的相鄰邊緣相互平行且相互位于對(duì)方的對(duì)角線上或位于對(duì)角線附近時(shí)，耦合強(qiáng)度最??；位于對(duì)角線上兩諧振器耦合系數(shù)的絕對(duì)值為居中對(duì)齊時(shí)的1%_10%。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:通過(guò)調(diào)整各微帶平面螺旋諧振器之間的耦合強(qiáng)度，設(shè)計(jì)的微帶平面螺旋濾波器，體積小，面積小，重量輕，通帶范圍較廣，采用印刷電路板工藝或薄膜工藝即可實(shí)現(xiàn)，成本低，且適用于幾乎所有微波頻段；可應(yīng)用于移動(dòng)通信手機(jī)、移動(dòng)通信基站、寬帶無(wú)線接入設(shè)備、短距離無(wú)線通信、電視、雷達(dá)、衛(wèi)星通信、電子對(duì)抗等設(shè)備上。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為四腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為通過(guò)間隙電容接入負(fù)載的兩腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3通過(guò)抽頭接入負(fù)載的兩腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為五腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為三腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6為六腔微帶平面螺旋濾波器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0018]1、2、3、4-微帶平面螺旋諧振器，5-31形微帶線，6、7_抽頭微帶線，8、9、10、11-過(guò)孔，12、13、14、15-調(diào)諧塊，16、17、18、19-負(fù)載接入微帶線，20-抽頭微帶線，21、22、23、24、25-微帶平面螺旋諧振器，26-抽頭微帶線，27-工字型微帶線，28、29、30-接地帶，31、32、33、34、35-調(diào)諧塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，附圖僅為示例性說(shuō)明，并未按照嚴(yán)格比例繪制，而且其中可能有為描述便利而進(jìn)行的局部放大、縮小，對(duì)于公知部分結(jié)構(gòu)亦可能有一定缺??；下面描述中使用的詞語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附圖中的方向，詞語(yǔ)“內(nèi)”和“外”分別指的是朝向或遠(yuǎn)離特定部件幾何中心的方向。
[0020]本實(shí)用新型涉及一種微帶平面螺旋濾波器，包括N個(gè)分布于同一微帶電路板上的諧振腔，其中N為正整數(shù)，諧振腔由微帶平面螺旋諧振器構(gòu)成；微帶電路板包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上，所述頂層微帶電路由微帶平面螺旋諧振器構(gòu)成；N階耦合諧振腔濾波器采用N個(gè)微帶平面螺旋諧振器相互耦合實(shí)現(xiàn)。
[0021]參見圖1，由于微帶結(jié)構(gòu)的兩平面螺旋諧振器在同一平面內(nèi)，且金屬厚度很薄，故耦合以感性為主，容性耦合很弱。只有當(dāng)兩個(gè)諧振器靠得很近時(shí)，容性耦合才會(huì)明顯增加。當(dāng)兩個(gè)平面螺旋諧振器的自電流均從開路端向短路端流過(guò)時(shí)，如果自磁通相互加強(qiáng)，則耦合系數(shù)為正值；如果自磁通相互抵消，則耦合系數(shù)為負(fù)值。在形狀、尺寸、方位一定的情況下，平面螺旋諧振器之間的耦合系數(shù)的絕對(duì)值由兩諧振器的間距決定，并隨間距減小而增加。耦合系數(shù)與螺旋諧振器相對(duì)方位有關(guān):兩螺旋諧振器相鄰的螺旋線段離接地點(diǎn)越近時(shí)，耦合越強(qiáng)；反之，越弱。例如圖1中，在間距相同的條件下，諧振器2、3之間的耦合比諧振器1、2之間的耦合強(qiáng)，諧振器1、2之間的耦合比諧振器1、4之間的耦合強(qiáng)。兩個(gè)平面螺旋諧振器之間的耦合強(qiáng)度還與兩諧振器的相對(duì)位置有關(guān)。比如兩個(gè)方形平面螺旋諧振器，如果線圈的相鄰邊緣相互平行且居中對(duì)齊，如圖1中的諧振器2和3，則耦合最強(qiáng)，耦合系數(shù)的絕對(duì)值最大；如果線圈的相鄰邊緣相互平行但相互位于對(duì)方的對(duì)角線上或位于對(duì)角線附近，如圖1中的諧振器I和3或諧振器2和4，則耦合最弱。其它條件相同的情況下，對(duì)角線上兩諧振器耦合系數(shù)的絕對(duì)值約為居中對(duì)齊時(shí)的1%_10%。因此通過(guò)調(diào)整兩諧振器的間距和“錯(cuò)位”程度，可以調(diào)整耦合系數(shù)的值。利用方形諧振器“對(duì)角線上兩線圈耦合最弱”的特點(diǎn)，可以使不希望的交叉耦合降到最小。
[0022]負(fù)載的接入方式有微帶間隙電容耦合和微帶抽頭耦合兩種，如圖2和圖3所示。圖2所示的兩腔平面螺旋濾波器采用微帶間隙電容耦合接入負(fù)載，其中微帶線16、17分別為濾波器兩個(gè)端口的負(fù)載接入微帶線；圖3所示的兩腔平面螺旋濾波器采用微帶抽頭耦合接入負(fù)載，其中微帶線18、19分別為濾波器兩個(gè)端口的負(fù)載接入微帶線。間隙電容耦合所獲得的有載Q值很高，適合于帶寬極窄(如小于1%)的濾波器；抽頭耦合所獲得的有載Q值較低，適合于較寬帶寬(如1%_20%)的濾波器。調(diào)整負(fù)載耦合線與螺旋諧振器的間隙，或者調(diào)整抽頭離螺旋線圈接地端的距離，可以獲得濾波器所需要的有載Q值。
[0023]在微帶電路板上，適當(dāng)布局N個(gè)平面螺旋諧振器的位置，利用三維電磁場(chǎng)求解軟件計(jì)算并反復(fù)調(diào)整諧振器的尺寸、間距、錯(cuò)位距離、抽頭接入位置等可使平面螺旋濾波器的參數(shù)與綜合的濾波器參數(shù)相一致，從而設(shè)計(jì)出符合要求的平面螺旋濾波器。
[0024]下面以一個(gè)四腔平面螺旋濾波器和一個(gè)五腔平面螺旋濾波器為例，進(jìn)一步說(shuō)明微帶平面螺旋濾波器的原理。
[0025]實(shí)施例一
[0026]圖1所示是一個(gè)抽頭接入式四腔微帶平面螺旋濾波器的微帶電路圖。諧振器采用過(guò)孔接地，負(fù)載接入方式為抽頭式。制作工藝:印刷電路板工藝。微帶基片介質(zhì)板材型號(hào):RT5880，介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù):2.2，介質(zhì)板厚度:0.254mm，覆銅厚度:0.018mm。諧振器數(shù)量:4，每個(gè)諧振器匝數(shù):2，諧振器線寬:0.2mm，匝間距:0.1mm,負(fù)載接入微帶線6和7的線寬:0.76mm，諧振器I和諧振器4的內(nèi)徑:0.63X0.35 mm,諧振器2和諧振器3的內(nèi)徑:0.572X0.35 _，諧振器1、2的間隙:0.14_，諧振器2、3的間隙:0.196mm，諧振器3、4的間隙:0.14mm，諧振器1、2的橫向錯(cuò)位距離:0.4mm，諧振器3、4的橫向錯(cuò)位距離:0.4mm，π形微帶5的線寬:0.13mm, π形微帶5與諧振器I和4的間隙:0.1mm，輸入、輸出抽頭中心分別離過(guò)孔8、11的距離均為:1.249mm。該濾波器的尺寸為:5X8mm。該濾波器通帶中心頻率為8.25GHz,通帶帶寬為500M