專利名稱：具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明可應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的射頻前端，可以顯著增加系統(tǒng)的帶外雜散抑 制度和阻帶寬度，并在通帶內(nèi)保持低插入損耗，是一種高性能的微波帶通濾波器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)對(duì)射頻前端的性能提出了越來越高的要求，而位于射頻 最前端的濾波器在很大程度上影響到系統(tǒng)的發(fā)射功率和信噪比。微帶雙模濾波器 以其低成本、易于加工和實(shí)現(xiàn)方式靈活等優(yōu)點(diǎn)備受矚目。由于其自身具有的雙調(diào) 諧特性，體積比相同階數(shù)的濾波器減半。但是，普通微帶雙模濾波器插入損耗較 大，并且其固有的二次諧波會(huì)惡化濾波器的雜散抑制特性，并造成近邊帶響應(yīng)的 不對(duì)稱。上述缺點(diǎn)限制了普通微帶雙模濾波器的應(yīng)用。
為了抑制微帶環(huán)形濾波器的雜散響應(yīng)，通常采用慢波結(jié)構(gòu)、諸如DGS禾卩spur line等陷波結(jié)構(gòu)和采用具有模式抑制的諧振器。但是，第一種技術(shù)會(huì)減少濾波器的 帶寬，而后兩種則會(huì)引入附加的結(jié)構(gòu)，不但使電路規(guī)模變大，而且惡化通帶內(nèi)的 傳輸特性，增加插入損耗。還有的技術(shù)將兩個(gè)雙膜諧振器用微帶線級(jí)聯(lián)形成高階 濾波器，但是該微帶線和與之相連的耦合結(jié)構(gòu)會(huì)造成附加的雜散響應(yīng)，惡化通帶 內(nèi)外的頻率響應(yīng)特性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提出一種具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器，該 結(jié)構(gòu)具有插入損耗低、雜散抑制度高和阻帶寬度大等特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡單，易于制造 加工和與平面電路集成，適用于各種移動(dòng)通信射頻前端。
技術(shù)方案本發(fā)明在雙模諧振器的基礎(chǔ)上，提出了一種具有寬阻帶和低雜散 特性的微帶雙模濾波器。該濾波器可以得到比傳統(tǒng)微帶更大的端口耦合量，從而 降低插入損耗。同時(shí)，該濾波器特有的耦合結(jié)構(gòu)可以非常有效的抑制寄生雜散響 應(yīng)，增加阻帶寬度。此外，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)模制造，尤其適用于移
3動(dòng)通信射頻前端的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明的具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器制作在在微波介質(zhì)基片
上，包括兩個(gè)對(duì)稱的SIR方環(huán)形諧振器，每一個(gè)SIR方環(huán)形諧振器包括一個(gè)輸入 '端口L形耦合結(jié)構(gòu)、 一個(gè)輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)、微擾元素和50歐姆輸入輸出 端口饋線；輸入端口 L形耦合結(jié)構(gòu)和輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)分別位于SIR方環(huán) 形諧振器的對(duì)角線外側(cè)，微帶連接線的兩端分別連接相鄰的一個(gè)SIR方環(huán)形諧振 器外側(cè)的輸入端口 L形耦合結(jié)構(gòu)和另一個(gè)SIR方環(huán)形諧振器外側(cè)的輸出端口的L 形耦合結(jié)構(gòu)，不相鄰的SIR方環(huán)形諧振器輸入端口 L形耦合結(jié)構(gòu)和輸出端口的L 形耦合結(jié)構(gòu)分別與50歐姆輸入輸出饋線相連；微擾元素位于SIR方環(huán)形諧振器內(nèi) 角上。
方環(huán)形諧振腔是周長為中心頻率上的一個(gè)波長的封閉微帶線。 輸入端口 L形耦合結(jié)構(gòu)由終端開路的微帶線構(gòu)成，其彎曲方向與方環(huán)形諧振 ，器的外沿一致。
微擾元素由方形微帶貼片構(gòu)成。，
有益效果
1. 提高帶通濾波器的端口耦合量，降低帶內(nèi)插入損耗。在需要強(qiáng)耦合的場合， 可以克服耦合縫隙過小帶來的制造工藝上的限制。
2. 利用耦合結(jié)構(gòu)完全抑制濾波器的二次諧波，從而改善近邊帶的響應(yīng)對(duì)稱性。
3. 具有陡峭的過度帶和很寬的無雜散阻帶寬度。
4. 結(jié)構(gòu)簡單，采用普通平面印刷電路工藝制作，重復(fù)性好，適合標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn) 和與各種平面電路的集成。


，
圖l是具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器示意圖。 圖中包括SIR方環(huán)形諧振腔1、輸入端口的L形耦合結(jié)構(gòu)2、微帶連接線3、 輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)4、微擾結(jié)構(gòu)5和50歐姆輸入和輸出端口饋線6。 圖2為實(shí)施實(shí)例1的近邊帶傳輸系數(shù)測量結(jié)果， 圖3為實(shí)施實(shí)例1的近邊帶反射系數(shù)測量結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器由SIR (階躍阻抗諧振 器)方環(huán)形雙模微帶諧振器、L形微帶耦合結(jié)構(gòu)和諧振器連接微帶線構(gòu)成。
SIR方環(huán)形微帶諧振器由封閉環(huán)形微帶線構(gòu)成。該諧振器中部的微帶線寬度與 四角的微帶線寬度不同，從而構(gòu)成SIR諧振器。在該結(jié)構(gòu)的對(duì)角線上放置方形貼 片作為微擾元素，使得上述的一對(duì)簡并模之間產(chǎn)生耦合。調(diào)整微擾貼片的大小和 諧振器與耦合臂之間的縫隙寬度，可以構(gòu)成滿足一定性能要求的二階濾波器，使 得電路規(guī)?？s小。50歐姆微帶輸入和輸出饋線直接與L形耦合結(jié)構(gòu)連接，該耦合 結(jié)構(gòu)與SIR方環(huán)形微帶諧振器作平行耦合。兩個(gè)級(jí)聯(lián)的SIR方環(huán)形微帶諧振器則 通過L形耦合結(jié)構(gòu)和一段微帶傳輸線連接。
調(diào)節(jié)諧振器中部的微帶線與四角的微帶線寬度比，可以改變SIR方環(huán)形微帶 諧振器的阻抗比，從而改變?cè)撝C振器二次諧波和基波的頻率比。當(dāng)該頻率比低于 普通方環(huán)形諧振器時(shí)，L形耦合結(jié)構(gòu)在滿足充分抑制二次諧波的條件下，可以有更 大的長度。這樣，采用L形耦合結(jié)構(gòu)，SIR方環(huán)形微帶諧振器就可以獲得比普通方 環(huán)形諧振器更大的耦合量，更低的插入損耗和更寬的頻帶。在需要較窄頻帶的場 合，可以通過改變阻抗比、微擾元素的大小及L形耦合結(jié)構(gòu)的長度來獲得需要的 頻率響應(yīng)特性。
將兩個(gè)SIR方環(huán)形雙模微帶諧振器經(jīng)過各自的L形微帶耦合結(jié)構(gòu)并由一段微 帶傳輸線連接，可以構(gòu)成高階濾波器。該微帶線和與之相連的耦合結(jié)構(gòu)會(huì)造成附 加的雜散響應(yīng)。調(diào)整L形微帶耦合結(jié)構(gòu)和SIR方環(huán)形雙模微帶諧振器的相對(duì)位置， 可以改變雙模微帶諧振器各自的頻率響應(yīng)中近邊帶傳輸零點(diǎn)的位置，對(duì)消雜散響 應(yīng)，獲得很大的無雜散阻帶寬度。
該濾波器的設(shè)計(jì)基于平面印刷電路工藝，微帶端口饋電，無任何附加電路， 體積小巧，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)。
該新型SIR雙環(huán)級(jí)聯(lián)型雙模帶通濾波器由SIR方環(huán)形諧振腔1 、輸入端口的L 形耦合結(jié)構(gòu)2、微帶連接線3、輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)4、微擾結(jié)構(gòu)5和50歐姆 輸入和輸出端口饋線6組成。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)做以下考慮
1) L形耦合臂的彎曲方向應(yīng)與方環(huán)形諧振器的外沿一致，從而保證耦合強(qiáng)度。
2) 方環(huán)形微帶諧振器的周長應(yīng)等于中心頻率上相等寬度微帶傳輸線的一個(gè)波長。3) L形耦合臂的長度應(yīng)近似等于中心頻率上相等寬度微帶傳輸線的1/8波 長，從而保證在方環(huán)諧振器的二次諧波頻點(diǎn)上的傳輸特性有足夠大的抑制。(4) 通過調(diào)整連接兩個(gè)L形耦合結(jié)構(gòu)的微帶線的長度，可以獲得理想的通帶內(nèi)頻率傳 輸特性(5)通過調(diào)節(jié)L形耦合臂和方環(huán)形諧振腔之間的相對(duì)位置、耦合縫隙大小
及微擾元素面積可以改變?yōu)V波器的帶寬和近邊帶傳輸零點(diǎn)的位置，獲得理想的帶 外頻率傳輸特性。
實(shí)施例基于新型的L型耦合結(jié)構(gòu)的雙模微帶帶通濾波器，中心頻率在 3.5GHz， 3dB相對(duì)帶寬為20。/。，通帶內(nèi)最小插入損耗為1.52dB。
濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。本實(shí)施實(shí)例的中濾波器采用的介質(zhì)基片材料為 TLX-8-0310板材，介電常數(shù)為2. 55，正切角損耗為0.002，厚度為0. 7874mm。實(shí) 施實(shí)例1的寬頻帶傳輸系數(shù)和寬頻帶反射系數(shù)測量結(jié)果分別如圖2 圖3所示。
權(quán)利要求
1.一種具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器，其特征在于該濾波器制作在在微波介質(zhì)基片上，包括兩個(gè)對(duì)稱的SIR方環(huán)形諧振器(1)，每一個(gè)SIR方環(huán)形諧振器(1)包括一個(gè)輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)、一個(gè)輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)、微擾元素(5)和50歐姆輸入輸出端口饋線(6)；輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)分別位于SIR方環(huán)形諧振器(1)的對(duì)角線外側(cè)，微帶連接線(3)的兩端分別連接相鄰的一個(gè)SIR方環(huán)形諧振器(1)外側(cè)的輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和另一個(gè)SIR方環(huán)形諧振器(1)外側(cè)的輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)，不相鄰的SIR方環(huán)形諧振器(1)輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)分別與50歐姆輸入輸出饋線(6)相連；微擾元素(5)位于SIR方環(huán)形諧振器(1)內(nèi)角上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器，其特 征為方環(huán)形諧振腔(1)是周長為中心頻率上的一個(gè)波長的封閉微帶線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器，其特 征為輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)由終端開路的微帶線構(gòu)成，其彎曲方向與方環(huán) 形諧振器(1)的外沿一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器，其特 征為微擾元素(3)由方形微帶貼片構(gòu)成。
全文摘要
具有寬阻帶和低雜散特性的微帶雙模濾波器制作在在微波介質(zhì)基片上，輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)分別位于SIR方環(huán)形諧振器(1)的對(duì)角線外側(cè)，微帶連接線(3)的兩端分別連接相鄰的輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和另一個(gè)輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)，不相鄰的輸入端口L形耦合結(jié)構(gòu)(2)和輸出端口的L形耦合結(jié)構(gòu)(4)分別與50歐姆輸入輸出饋線(6)相連；微擾元素(5)位于SIR方環(huán)形諧振器(1)內(nèi)角上?？梢缘玫奖葌鹘y(tǒng)微帶更大的端口耦合量，從而降低插入損耗。同時(shí)，該濾波器特有的耦合結(jié)構(gòu)可以非常有效的抑制寄生雜散響應(yīng)，增加阻帶寬度。此外，該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)模制造，尤其適用于移動(dòng)通信射頻前端的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H01P1/20GK101667671SQ20091018454
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者周健義, 雷 張, 偉 洪 申請(qǐng)人:東南大學(xué)