低通微帶濾波器的製作方法
2023-09-17 21:49:10
專利名稱：低通微帶濾波器的製作方法
技術領域：
低通微帶濾波器
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，特別是涉及一種低通微帶濾波器。背景技術：
隨著現代微波通信，尤其是移動通信、無線通信技術的迅猛發展，系統對通信的選擇性越來越高。濾波器是用來分離不同頻率微波信號的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號，使其不能通過，只讓需要的信號通過。微帶濾波器在軍工集團界和單片式微波集成電路中得到廣泛的應用。在微波電路系統中，濾波器的性能對電路的性能指標有很大的影響，可以說濾波器的優劣直接決定產品的優劣。因此如何設計出一個具有高性能的濾波器，對設計微波電路系統具有很重要的意義。近年來無線通信及其他可移動接收機和發射機應用的迅猛增長，使得微波電路系統應用廣泛，其中用微帶做濾波器是其主要應用之一，特別是在無線通訊領域更是得到了廣泛的應用。在無線通信技術迅猛發展的同時，對濾波器的電學性能提出了越來越高的要求。為滿足無線電通信業務的需求，我國根據頻率劃分規定及頻譜使用的情況規定了 2. 4GHz頻段無線發射設備的技術參數。其中要求雜散發射功率小於-30毫瓦分貝/兆赫茲(dBm/lMHz)。而根據WLAN(Wireless Local Area Network，無線區域網)方案上使用的PA(Power Amplifier，功率放大器)的特性而看諧波比較豐富。從圖1某傳統的WLAN 產品射頻埠的雜散測試圖中可以看出二次諧波和四次諧波幹擾信號還是比較強的，很接近-30dBm/lMHz，基本上沒什麼餘量。這就需要濾波器除了帶內損耗小，而且帶外抑制比要高。特別是在工作頻點的倍頻處的抑制能力有高要求，否則可能會干擾到其他設備的運行。近年來WLAN產品的普及，不僅對濾波器的性能提出了高要求，也對濾波器的小型化也提出了很高的要求。正因為設備的小型化要求，很多設計廠家採用集成的濾波器。但集成的濾波器結構複雜、成本高且帶內插損大，並且在2. 4G的諧波上並無良好表現。
實用新型內容基於此，有必要提供一種結構簡單低通微帶濾波器。一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上製成，其特徵在於，包括第一微帶、第二微帶、第三微帶及倒「山，，字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒「山」字形從左數起的豎線，第四微帶段為倒「山」字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設有兩個彎曲部；所述第一微帶段設有輸入端，所述第三微帶段設有輸出端。優選地，同一微帶段的兩個所述彎曲部內角方向相反且一端相連，另兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段。優選地，所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段上的所述直線段相互平行且垂直於所述第四微帶段。[0009]優選地，所述第一微帶段的兩個所述彎曲部包括第一彎曲部、第二彎曲部，其中所述第一彎曲部相對於所述第二彎曲部設於倒「山」字形左方；所述第二微帶段的兩個所述彎曲部包括第三彎曲部、第四彎曲部，其中所述第三彎曲部相對於所述第四彎曲部設於倒 「山，，字形右方；及所述第三微帶段的兩個所述彎曲部包括第五彎曲部、第六彎曲部，其中所述第五彎曲部相對於所述第六彎曲部設於倒「山」字形右方。優選地，所述彎曲部的彎角為圓角，所述圓角兩端的延長線的夾角為90度。優選地，所述第一微帶段、第三微帶段與所述第四微帶段兩端連接處的夾角為圓角；所述第二微帶段與所述第四微帶段連接處的交角為直角。優選地，所述第一微帶、第二微帶及第三微帶均為長度93密耳，寬度63密耳的矩形。優選地，所述第一微帶段、第二微帶段、第三微帶段及第四微帶段在所述印製電路板上印製寬度為8密耳。優選地，所述低通微帶濾波器工作在2. 4GHz 2. 484GHz頻段範圍內。優選地，所述低通微帶濾波器的邊長為5. 3毫米，寬度為5. 1毫米。上述技術方案通過在印刷電路板上製成由三個微帶和微帶組的低通微帶濾波器， 微帶組包括與三個微帶連接的三個微帶段及三個微帶段連接的第四微帶段，由此見，此低通微帶濾波器結構簡單。
圖1為某傳統的WLAN產品射頻埠的雜散測試圖；圖2為一實施例中低通微帶濾波器的PCB版圖；圖3為圖2所示低通微帶濾波器的原理框圖；圖4為圖2所示低通微帶濾波器的回波損耗仿真結果圖；圖5為圖2所示低通微帶濾波器的傳輸特性仿真結果圖；圖6為某傳統的積層貼片帶通濾波器電氣特性表。
具體實施方式為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更清楚明白，
以下結合附圖及實施例， 對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。從圖1某傳統的WLAN產品射頻埠的雜散測試圖中可以看出二次諧波和四次諧波幹擾信號還是比較強的，很接近-30dBm/lMHz，基本上沒什麼餘量。這就需要濾波器除了帶內損耗小，而且帶外抑制比要高，特別是在工作頻點的倍頻處的抑制能力要求，否則可能會干擾到其他設備的運行。本技術方案通過了解2. 4GHz頻段無線發射設備系統的特點，以最大平坦低通濾波器為原型，並對微帶濾波器進行優化處理，針對在2. 4GHz頻段上插損要求儘量的小，靈活運用髮夾濾波器以及開路截線的原理，並結合電磁混合耦合的方式，使其在諧波抑制上得到很好的效果。如圖2、3所示，一種低通微帶濾波器包括第一微帶110、第二微帶120、第三微帶130及倒「山」字形的微帶組。低通微帶濾波器的印製邊長為5. 3毫米，寬度為5. 1毫米，此尺寸相對其他微帶濾波器而言體積極少，從而佔用PCB板空間極少，生產成本極低。在本實施例中，低通微帶濾波器在FR4材質印製電路板上鋪銅製成，在其他實施例中，可以用其他能實現同樣功能的材料鋪砌製成。在本實施中，第一微帶110、第二微帶120及第三微帶130為矩形，其邊長優選為 93密耳，寬優選為63密耳。在其他實施例中，可以為其他尺寸的圓角、梯形等能實現同樣功能的形狀。微帶組包括第一微帶段210、第二微帶段220、第三微帶段230及第四微帶段 2400第一微帶段210與第一微帶110連接，第二微帶段220連接與第二微帶120連接，第三微帶段230與第三微帶130連接，第四微帶段240與前述三個微帶段連接。第一微帶段 210、第二微帶段220及第三微帶段240依次為倒「山」字形從左數起的豎線(即為「山」字形從右數起的豎線)，第四微帶段240為「山」字形的橫線。第一微帶段210、第二微帶段220、第三微帶段230及第四微帶段240在所述印製電路板上印製寬度為8密耳。在其他實施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，可以在6密耳至10密耳範圍內對印製寬度進行適當調整。第一微帶段210、第三微帶段230與第四微帶段240兩端連接，連接處的夾角為圓角，圓角兩端的延長線的夾角為90度。在其他實施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，第一微帶段210、第三微帶段230與第四微帶段240兩端連接處可以為切角，也可以為直角。第四微帶段240上設有第四十字形微帶M6，第二微帶段220與第四微帶段240以第四十字形微帶246為連接點，連接處的夾角為直角。在其他實施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，第二微帶段220與第四微帶段240連接處可以為圓角。第一微帶段210、第二微帶段220及第三微帶段230均在中部設有兩個彎曲部；第一微帶段210設有輸入端，第三微帶段230設有輸出端。在本實施例中，彎曲部的彎角為圓角，其兩端的延長線的夾角為90度(即角A為 90度)。在其他實施中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，彎曲部的彎角可以為切角，也可以為直角。第一微帶段210上的兩個彎曲部包括第一彎曲部212與第二彎曲部214，第一彎曲部212與第二彎曲部214內角方向相反且一端相連，其中第一彎曲部212相對於第二彎曲部214設於倒「山」字形左方，。第一彎曲部212與第二彎曲部214不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第一彎曲部212延伸形成第一直線段213，第二彎曲部延伸形成第二直線段 215。第一直線段213與第二直線段215平行。在第二直線段215上設有第一十字形微帶 216，第一十字形微帶216相對倒「山」字型微帶段的左端為輸入端。第二微帶段220上的兩個彎曲部包括第三彎曲部222與第四彎曲部224，第三彎曲部222與第四彎曲部224內角方向相反且一端相連，其中第三彎曲部222相對於第四彎曲部2 設於倒「山」字形右方。第三彎曲部222與第四彎曲部2 不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第三彎曲部222延伸形成第三直線段223，第四彎曲部2M延伸形成第四直線段225。第三直線段223與第四直線段225平行。在第四直線段225上設有用於連接微帶線的第二十字形微帶226。第三微帶段230上的兩個彎曲部包括第五彎曲部232與第六彎曲部234，第五彎曲部232與第六彎曲部234內角方向相反且一端相連，其中第五彎曲部232相對於第六彎曲部234設於倒「山」字形右方。第五彎曲部232與第六彎曲部234不相連的兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段，第五彎曲部232延伸形成第五直線段233，第六彎曲部234延伸形成第六直線段235。第五直線段233與第六直線段235平行。在第六直線段235上設有十字形微帶 236，第三十字形微帶236相對倒「山」字型微帶段的右端為輸出端。第一微帶段210、第二微帶段220及第三微帶段220上的直線段，即第一直線段 213、第二直線段215、第三直線段223、第四直線段225、第五直線段233及第六直線段235 相互平行且垂直於第四微帶段對0。可以理解，直線段相互平行且直線段垂直於第四微帶段 240隻是在眾多實施例中的一特例，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，直線段之間可以形成夾角，同時直線段也可以不垂直於第四微帶段對0。在本實施例中，第一彎曲部212、第四彎曲部2M及第六彎曲部234的內角相對倒 「山」字形均向右，而第二彎曲部214、第三彎曲部222及第五彎曲部234的內角相對倒「山」 字形均向左，可以理解，在其他實施例中，配合其他部件作出變形，在能保持濾波器性能不變的情況下，在各個微帶段上的彎曲部方向可以做出任意變形，例如第一彎曲部212、第三彎曲部222及第五彎曲部232可以同向，而第二彎曲部212、第四彎曲部2 及第六彎曲部 234可以同向；第一彎曲部212和第三彎曲部222同向與第五彎曲部232反向，而第二彎曲部212和第四彎曲部224同向與第六彎曲部234反向。在本實施例中，低通微帶濾波器帶陷波單元，陷波單元指的是倒「山，，字形的微帶組，帶陷波單元的低通微帶濾波器以最大平坦濾波器為原型，並結合髮夾濾波器的特點。如圖3帶陷波單元的低通微帶濾波器的原理框圖，此設計由沈段微帶線組成。該低通微帶濾波器的輸入、輸出阻抗為50歐姆。在本實施例中，將傳統濾波器設計公式與微帶電路仿真相結合的快速設計方法。 用此方法濾波器設計的結果與最終仿真的結果基本吻合，運用電磁混合耦合方式並通過間距、臂長等控制耦合係數，加以通過傳統的設計方法來確定髮夾臂長、髮夾間距、髮夾線寬和抽頭位置，並通過ADS(Advanced Design System，先進設計系統)仿真加以優化。如圖4、5所示，帶陷波單元的低通微帶濾波器的仿真結果圖，Sll表示回波損耗， S21表示傳輸的插入損耗。從該仿真結果可以看出，在通帶範圍內插入損耗小於0.35dB，回波損耗小於-23dB。在無線區域網802. llb/g/n的2. 4GHz至2. 484GHz頻段範圍內。插入損耗僅為 0. 24dB至0. 32dB，相比集成的濾波器插損要小得多。2. 4GHz頻段處的回波插損達到48dB 至-34. SdB0所以該低通濾波器應用於2. 4GHz頻段無線發射設備系統，性能非常良好。更重要的是在抑制二次諧波分量、四次諧波分量以及三次諧波分量上至少有_31dB的抑制量， 特別是在四次諧波上，甚至可以達到_130dB的抑制量，直接把無用信號衰減掉。圖6所示某傳統的積層貼片帶通濾波器的電氣特性表，其頻率範圍2. 4GHz至 2. 5GHz比本技術方案的2. 4GHz至2. 484GHz頻段範圍要寬，比較體現出本技術方案的穩定性能較好；集成濾波器的插入損耗為2. 5dB至2. 8dB比本技術方案0. 24dB至0. 32dB大得多，集成濾波器回波損耗為IOdB比本技術方案回波插損小於_23dB大得多，比較體現出本技術方案的濾波性能更好。 以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細， 但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上製成，其特徵在於，包括第一微帶、第二微帶、 第三微帶及倒「山」字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒「山」字形從左數起的豎線，第四微帶段為倒「山」字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設有兩個彎曲部；所述第一微帶段設有輸入端，所述第三微帶段設有輸出端。
2.根據權利要求1所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，同一微帶段的兩個所述彎曲部內角方向相反且一端相連，另兩端分別向相反方向延伸形成兩相互平行直線段。
3.根據權利要求2所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段上的所述直線段相互平行且垂直於所述第四微帶段。
4.根據權利要求2所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述第一微帶段的兩個所述彎曲部包括第一彎曲部、第二彎曲部，其中所述第一彎曲部相對於所述第二彎曲部設於倒 「山」字形左方；所述第二微帶段的兩個所述彎曲部包括第三彎曲部、第四彎曲部，其中所述第三彎曲部相對於所述第四彎曲部設於倒「山」字形右方；及所述第三微帶段的兩個所述彎曲部包括第五彎曲部、第六彎曲部，其中所述第五彎曲部相對於所述第六彎曲部設於倒「山」字形右方。
5.根據權利要求1或2所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述彎曲部的彎角為圓角，所述圓角兩端的延長線的夾角為90度。
6.根據權利要求1所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述第一微帶段、第三微帶段與所述第四微帶段兩端連接處的夾角為圓角；所述第二微帶段與所述第四微帶段連接處的交角為直角。
7.根據權利要求1所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述第一微帶、第二微帶及第三微帶均為長度93密耳，寬度63密耳的矩形。
8.根據權利要求4所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述第一微帶段、第二微帶段、第三微帶段及第四微帶段在所述印製電路板上印製寬度為8密耳。
9.根據權利要求1所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述低通微帶濾波器工作在 2. 4GHz 2. 484GHz頻段範圍內。
10.根據權利要求1所述的低通微帶濾波器，其特徵在於，所述低通微帶濾波器的邊長為5. 3毫米，寬度為5.1毫米。
專利摘要一種低通微帶濾波器，在印刷電路板上製成，包括第一微帶、第二微帶、第三微帶及倒「山」字形的微帶組，其中，所述微帶組包括分別與所述第一微帶、第二微帶及第三微帶連接的第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段，還包括與三個微帶段連接的第四微帶段；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段依次為倒「山」字形從左數起的豎線，第四微帶段為倒「山」字形的橫線；所述第一微帶段、第二微帶段及第三微帶段均在中部設有兩個彎曲部；所述第一微帶段設有輸入端，所述第三微帶段設有輸出端。由此見，此濾波器結構簡單。
文檔編號H01P1/212GK202205871SQ20112032644
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者李偉, 董海軍 申請人:深圳市卓翼科技股份有限公司