超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的製造方法
2023-08-08 18:43:11 2
超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式製作在雙面履銅微帶板上，該雙面覆銅微帶板的同一面上分別製作有用於輸入和輸出電磁波信號的輸入端饋線頭port1和輸出端饋線頭port2、第一埠饋線、第二埠饋線和至少三個微帶諧振器，其中微帶諧振器為半波長均勻阻抗諧振器。通過調整微帶諧振器之間的耦合位置、微帶諧振器與埠饋線之間的耦合位置，可以實現對平面帶通濾波器寄生通帶的抑制，極大提高了諧振器的帶外特性，實現了超寬阻帶抑制。本發明提出的平面帶通濾波器具有結構簡單、超寬阻帶的優點。
【專利說明】超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及平面帶通濾波器的【技術領域】，特別涉及一種超寬阻帶抑制的平面帶通 濾波器。
【背景技術】
[0002] 近年來隨著無線通信技術的飛速發展，越來越多的微波頻率資源被通信系統所使 用，空間電磁頻譜日益密集，各無線通信系統之間的幹擾現象也越來越嚴重，帶通濾波器作 為通信系統裡的重要組成部分之一，其性能的優劣很大程度上決定了系統的工作質量。為 了有效地抑制幹擾信號，寬阻帶濾波器已成為當前微波領域上研究的熱點之一。
[0003] 為了設計出體積小、帶內損耗小、滾降快、超寬阻帶的性能良好的帶通濾波器，學 者們提出了許多新型的諧振器結構，其中有些的確展現出良好的性能，比如為了實現寬阻 帶抑制特性，常使用插指電容諧振器、階躍阻抗諧振器推高第一寄生頻率，使寄生通帶遠離 工作通帶，從而增大阻帶的頻率範圍；或者利用缺陷地結構引入傳輸零點，抑制寄生通帶的 強度，從而提高寬阻帶範圍內的抑制度。然而，以上措施在抑制倍頻處的寄生通帶方面表現 欠佳。
[0004] 資料顯示的四分之一波長階梯阻抗諧振器，該四分之一波長階梯阻抗諧振器的 結構圖如圖1所示，具體請參考2006年，臺灣學者Shih-Cheng Lin等人在IEEE Trans. Microw. TheoryTec 上發表題為''Wide-stopband microstrip bandpass filters using dissimilar quarter-wave 1 ength stepped-impedance resonators，'。圖 1 顯不的是米用 了四種結構相異的四分之一波長階梯阻抗諧振器，使得各諧振器的基頻f〇相同，而諧頻 fspi(i = 1，2,3，?）分布在不同地方，從而抑制了諧頻的寄生通帶，擴展了阻帶頻率範圍。 圖1中還展示出了該濾波器結構及其性能。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種超寬阻帶抑制的平面帶 通濾波器。本發明提出平面帶通濾波器的設計方案，通過合理安排輸入輸出埠的饋電位 置以及諧振器之間的耦合位置，從而有效地抑制由於傳輸線頻率響應的周期性而產生的寄 生通帶，尤其是能實現對二倍頻到十倍頻的抑制，進而使濾波器的阻帶得到大範圍擴展，主 要優點有：超寬阻帶、結構簡單可靠、體積小、通帶低損耗。
[0006] 本發明的目的通過下述技術方案實現：
[0007] -種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式製作在雙面履銅微帶 板1上，
[0008] 所述雙面覆銅微帶板1的同一面上分別製作有用於輸入電磁波信號的輸入端饋 線頭portl、用於輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一埠饋線2、第二埠饋線6 和至少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板；
[0009] 所述輸入端饋線頭portl與所述第一埠饋線2的第一側直線連接，所述輸出端 饋線頭P〇rt2與所述第二埠饋線6的第二側直線連接，所述輸入端饋線頭portl與所述 輸出端饋線頭P〇rt2在雙面覆銅微帶板1上成對角線設置，所述微帶諧振器並排設置在它 們的對角線上；
[0010] 所述微帶諧振器均包括三段微帶，其中第一側微帶和第二側微帶均位於中間微帶 的兩端並與其垂直連接，且所述第一側微帶和所述第二側微帶朝向相反，所述中間微帶均 與所述第一埠饋線以及所述第二埠饋線平行。
[0011] 優選的，所述微帶諧振器均為均勻阻抗半波長微帶諧振器。
[0012] 優選的，所述微帶諧振器的數量為三個，分別為第一微帶諧振器3、第二微帶諧振 器4、第三微帶諧振器5。
[0013] 優選的，所述第一微帶諧振器3包括第一微帶3-1、第二微帶3-2、第三微帶3-3,其 中所述第一微帶和所述第三微帶位於所述第二微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第一微 帶和所述第三微帶朝向相反，所述第二微帶和所述第一埠饋線平行，二者相鄰並且之間 存在第一稱合間隙7 ;
[0014] 所述第二微帶諧振器4包括第四微帶4-1、第五微帶4-2、第六微帶4-3,其中所述 第四微帶和所述第六微帶位於所述第五微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第四微帶和所 述第六微帶朝向相反，所述第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰並且之間存在第二耦 合間隙8 ;
[0015] 所述第三微帶諧振器5包括第七微帶5-1、第八微帶5-2、第九微帶5-3,其中所述 第七微帶和所述第九微帶位於所述第八微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第七微帶和所 述第九微帶朝向相反，所述第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰並且之間存在第三耦 合間隙9 ;所述第八微帶還和所述第二埠饋線平行，二者相鄰並且之間存在第四耦合間 隙10。
[0016] 優選的，所述第二微帶與第一微帶連接一側的埠和所述第一埠饋線的第一側 平齊；所述第八微帶與第九微帶連接一側的埠和所述第二埠饋線的第二側平齊；所述 第五微帶與第四微帶連接一側的埠和所述第一埠饋線的第二側平齊；所述第五微帶與 第六微帶連接一側的埠和所述第二埠饋線的第一側平齊。
[0017] 優選的，所述任一微帶諧振器的第一側微帶和第二側微帶的長度取值分別與以 下九組數據的每一組中任意一個數值對應相等，其中所述九組數據分別為（A /8、3 A /8)， (入/12、X/4、5X/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、 7 入/20)，（入/24、入/8、5 入/24、3 入/8、11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、 11 入 /28、13 X /28)，U /32、3 X /32、5 X /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)， (入 /36、X /12、5 X /36、7 X /36、11 X /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，U /40、3 X /40、 入/8、7入/40、9入/40、11入/40、13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入為所述超寬阻 帶抑制的平面帶通濾波器的波長。
[0018] 優選的，所述第一微帶的長度1^2、所述第三微帶的長度1^4、所述第四微帶的長度 L 5、所述第六微帶的長度L7、所述第七微帶的長度L8、所述第九微帶的長度L 1(l的長度取值 分別與以下六組數據的每一組中任意一個數值對應相等，其中所述九組數據分別為，其中 所述六組數據分別為 U/8)，U/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、 7 入/20、7X/20)，U/28、3X/28、5X/28、X/4、9X/28、llX/28、13X/28)，U/32、 3入/32、5入/32、7入/32、9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入為所述超寬阻帶抑 制的平面帶通濾波器的波長。
[0019] 優選的，所述第一微帶的長度1^2 = A/8、所述第三微帶的長度L4 = A/16、所述 第四微帶的長度1^5= X/20、所述第六微帶的長度L7= X/28、所述第七微帶的長度L8 = 入/32、所述第九微帶的長度L1(l = A /12。
[0020] 本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果：
[0021] 1、本發明通過調整埠饋線和諧振器之間的耦合位置至寄生頻率的電壓零點處， 實現對多個倍頻的抑制。
[0022] 2、本發明將諧振器之間的耦合位置調整至寄生頻率的電壓零點處，同樣實現對多 個倍頻的抑制，從而實現超寬阻帶。
[0023] 3、本發明利用均勻阻抗諧振器實現超寬阻帶，從而降低了設計難度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024] 圖1是現有技術中四分之一波長階梯阻抗諧振器的結構示意圖；
[0025] 圖2是本發明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的結構示意圖；
[0026] 圖3是本發明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的的尺寸圖；
[0027] 圖4是本發明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的散射參數仿真結果圖；
[0028] 圖5是本發明中超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的散射參數仿真結果圖的局部 放大圖；
[0029] 圖中，附圖標記為：1_雙面履銅微帶板，2-第一埠饋線，3-第一微帶諧振器， 3-1-第一微帶，3-2-第二微帶，3-3-第三微帶，4-第二微帶諧振器，4-1-第四微帶，4-2-第 五微帶，4-3-第六微帶，5-第三微帶諧振器，5-1-第七微帶，5-2-第八微帶，5-3-第九微帶， 6_第二埠饋線，7-第一耦合間隙，8-第二耦合間隙，9-第三耦合間隙，10-第四耦合間隙。
【具體實施方式】
[0030] 為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對 本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用 於限定本發明。
[0031] 實施例
[0032] 本實施例提出的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的結構示意圖和尺寸圖分別如 圖2和圖3所示，該超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器整體製作在雙面覆銅的介質基板上，使 用機械刻制、雷射刻制、電路板腐蝕等技術均可容易地製作。
[0033] 雙面覆銅微帶板1的同一面上分別製作有用於輸入電磁波信號的輸入端饋線頭 portl、用於輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一埠饋線2、第二埠饋線6和至 少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板1的另一面為覆銅接地板。其中，微帶諧振器均為均 勻阻抗半波長微帶諧振器；輸入端饋線頭portl和輸出端饋線頭port2均為50歐姆的匹配 阻抗。
[0034] 輸入端饋線頭portl與第一埠饋線2的第一側直線連接，輸出端饋線頭port2 與第二埠饋線6的第二側直線連接，它們在雙面覆銅微帶板1上成對角線設置，所述微帶 諧振器並排設置在它們的對角線上。
[0035] 本超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器設計中採用的微帶諧振器均包括三段微帶，組 成結構如下：任何一個微帶諧振器的第一側微帶和第二側微帶均位於中間微帶的兩端並與 其垂直連接，且所述第一側微帶和所述第二側微帶朝向相反，所述中間微帶均與所述第一 埠饋線以及所述第二埠饋線平行。
[0036] 如圖2所示，本實施例中取三個微帶諧振器的情形，分別為第一微帶諧振器3、第 二微帶諧振器4、第三微帶諧振器5。
[0037] 其中，第一微帶諧振器3包括第一微帶、第二微帶、第三微帶，其中第一微帶和第 三微帶位於第二微帶的兩端，與第二微帶垂直連接，且第一微帶和第三微帶相互平行，朝向 相反；第二微帶和所述第一埠饋線平行，二者相鄰並且之間存在第一耦合間隙7 ;
[0038] 其中，第二微帶諧振器4包括第四微帶、第五微帶、第六微帶，其中第四微帶和第 六微帶位於第五微帶的兩端，分別與第五微帶垂直連接，且第四微帶和第六微帶相互平行， 朝向相反；第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰並且之間存在第二耦合間隙8 ;
[0039] 其中，第三微帶諧振器5包括第七微帶、第八微帶、第九微帶，其中第七微帶和第 九微帶位於第八微帶的兩端，分別與第八微帶垂直連接，且第七微帶和第九微帶相互平行， 朝向相反；第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰並且之間存在第三耦合間隙9 ;第八微 帶和所述第五微帶平行，二者相鄰並且之間存在第三耦合間隙9 ;第八微帶還和所述第二 埠饋線平行，二者相鄰並且之間存在第四耦合間隙10。
[0040] 還需要特別說明的是，在本實施例中，所述第二微帶與第一微帶連接一側的埠 和所述第一埠饋線的第一側平齊；所述第八微帶與第九微帶連接一側的埠和所述第二 埠饋線的第二側平齊；所述第五微帶與第四微帶連接一側的埠和所述第一埠饋線 的第二側平齊；所述第五微帶與第六微帶連接一側的埠和所述第二埠饋線的第一側平 齊。
[0041] 對於本實施例中半波長諧振器，在基頻和其它寄生頻率的電壓分布差異很大，具 體來說，電壓最大點和電壓零點的分布位置不同，若波長為入，基頻頻率為&，則24,34， 4f〇,.....nf^分別為其它寄生頻率，根據傳輸線的電壓分布，可以分別求出每個頻率下的傳 輸線上的電壓零點分布，具體如下：
[0042]
【權利要求】
1. 一種超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，以印刷電路板的方式製作在雙面履銅微帶板 (1)上，其特徵在於： 所述雙面覆銅微帶板（1)的同一面上分別製作有用於輸入電磁波信號的輸入端饋線 頭portl、用於輸出電磁波信號的輸出端饋線頭port2、第一埠饋線（2)、第二埠饋線 (6)和至少三個微帶諧振器，該雙面覆銅微帶板（1)的另一面為覆銅接地板； 所述輸入端饋線頭portl與所述第一埠饋線（2)的第一側直線連接，所述輸出端饋 線頭port2與所述第二埠饋線（6)的第二側直線連接，所述輸入端饋線頭portl與所述 輸出端饋線頭P〇rt2在雙面覆銅微帶板（1)上成對角線設置，所述微帶諧振器並排設置在 它們的對角線上； 所述微帶諧振器均包括三段微帶，其中第一側微帶和第二側微帶均位於中間微帶的兩 端並與其垂直連接，且所述第一側微帶和所述第二側微帶朝向相反，所述中間微帶均與所 述第一埠饋線以及所述第二埠饋線平行。
2. 根據權利要求1所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述微帶諧 振器均為均勻阻抗半波長微帶諧振器。
3. 根據權利要求1或2所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述微 帶諧振器的數量為三個，分別為第一微帶諧振器（3)、第二微帶諧振器（4)、第三微帶諧振 器（5)。
4. 根據權利要求3所述的任一超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於： 所述第一微帶諧振器（3)包括第一微帶（3-1)、第二微帶（3-2)、第三微帶（3-3)，其中 所述第一微帶和所述第三微帶位於所述第二微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第一微帶 和所述第三微帶朝向相反，所述第二微帶和所述第一埠饋線平行，二者相鄰並且之間存 在第一稱合間隙（7); 所述第二微帶諧振器（4)包括第四微帶（4-1)、第五微帶（4-2)、第六微帶（4-3)，其中 所述第四微帶和所述第六微帶位於所述第五微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第四微帶 和所述第六微帶朝向相反，所述第五微帶和所述第二微帶平行，二者相鄰並且之間存在第 二耦合間隙（8); 所述第三微帶諧振器（5)包括第七微帶（5-1)、第八微帶（5-2)、第九微帶（5-3)，其中 所述第七微帶和所述第九微帶位於所述第八微帶的兩端並與其垂直連接，且所述第七微帶 和所述第九微帶朝向相反，所述第八微帶和所述第五微帶平行，二者相鄰並且之間存在第 三耦合間隙（9);所述第八微帶還和所述第二埠饋線平行，二者相鄰並且之間存在第四 耦合間隙（10)。
5. 根據權利要求4所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述第二微 帶與第一微帶連接一側的埠和所述第一埠饋線的第一側平齊；所述第八微帶與第九微 帶連接一側的埠和所述第二埠饋線的第二側平齊；所述第五微帶與第四微帶連接一側 的埠和所述第一埠饋線的第二側平齊；所述第五微帶與第六微帶連接一側的埠和所 述第二埠饋線的第一側平齊。
6. 根據權利要求1所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述任一微 帶諧振器的第一側微帶和第二側微帶的長度取值分別與以下九組數據的每一組中任意一 個數值對應相等，其中所述九組數據分別為U /8、3 A /8)，U /12、A /4、5 A /12)，U /16、 3A/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/24、X/8、5X/24、3X/8、 11 入/24)，（入/28、3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28)，（入/32、3 入/32、 5 入 /32、7 X /32、9 X /32、11 X /32、13 X /32、15 X /32)，U /36、X /12、5 X /36、7 X /36、 11 入 /36、13 X /36、5 X /12、17 X /36)，（X /40、3 X /40、X /8、7 X /40、9 X /40、11 X /40、 13入/40、3入/8、17入/40、19入/40)，其中入為所述超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的波 長。
7. 根據權利要求4所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述第一微 帶的長度L2、所述第三微帶的長度L4、所述第四微帶的長度L5、所述第六微帶的長度L 7、所 述第七微帶的長度L8、所述第九微帶的長度L1(l的長度取值分別與以下六組數據的每一組 中任意一個數值對應相等，其中所述九組數據分別為，其中所述六組數據分別為（A/8)， (入/12)，U/16、3X/16、5X/16、7X/16)，U/20、3X/20、7X/20、7X/20)，U/28、 3 入/28、5 入/28、入/4、9 入/28、11 入/28、13 入/28),(入/32、3 入/32、5 入/32、7 入/32、 9入/32、11入/32、13入/32、15入/32)，其中入為所述超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器的波 長。
8. 根據權利要求7所述的超寬阻帶抑制的平面帶通濾波器，其特徵在於：所述第一微 帶的長度12= X/8、所述第三微帶的長度L4= X/16、所述第四微帶的長度L5= X/20、所 述第六微帶的長度L7 = A /28、所述第七微帶的長度L8 = A /32、所述第九微帶的長度 =入 /12。
【文檔編號】H01P1/212GK104409816SQ201410718972
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】陳付昌, 羅迪, 錢璐, 塗治紅, 褚慶昕 申請人:華南理工大學