專利名稱：直接饋電平面結(jié)構(gòu)雙模環(huán)形諧振腔帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種采用印制電路板技術(shù)制作的小型化平面微波帶通濾波器。該
濾波器可應(yīng)用于各種電子設(shè)備中的微波電路與微波集成電路，其使用有利于電路的集成化 與小型化，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
濾波器是一種在微波與射頻應(yīng)用中被大量使用的無源器件，其指標(biāo)的好壞直接影 響了整個(gè)系統(tǒng)的性能。常見的微波濾波器多采用金屬波導(dǎo)/介質(zhì)波導(dǎo)、同軸線或平面微帶 線/帶狀線制作。近年來，由于通信系統(tǒng)的小型化微型化需求越發(fā)強(qiáng)烈，作為系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵 無源器件之一，對(duì)濾波器的小型化設(shè)計(jì)需求也越來越高。采用平面工藝的微波濾波器相對(duì) 波導(dǎo)或同軸線等立體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)而言，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，造價(jià)低廉以及易于與其它有 源/無源電路集成的優(yōu)勢(shì)，近年來受到極大的關(guān)注。其中，采用微帶環(huán)形雙模諧振腔的雙模 濾波器更是研究的重點(diǎn)對(duì)象。環(huán)形雙模濾波器的核心是一個(gè)有對(duì)稱性加載(4)的環(huán)形諧振 器(3)，由于該加載使得環(huán)形諧振器的一對(duì)簡(jiǎn)并諧振模式發(fā)生互相耦合而產(chǎn)生頻率分離，就 可以利用一個(gè)諧振器產(chǎn)生兩個(gè)諧振峰，類似于兩個(gè)級(jí)聯(lián)的單模諧振器對(duì)的響應(yīng)。因此濾波 器實(shí)現(xiàn)所需要的固有諧振器階數(shù)可以減少一半，這樣就達(dá)到了小型化的目的。同時(shí)環(huán)形諧 振腔的固有品質(zhì)因數(shù)也較之普通的半波長諧振器為高，這樣在相同的實(shí)現(xiàn)下，雙模濾波器 的插入損耗也會(huì)減小。當(dāng)采用容性加載時(shí)，雙模濾波器的傳輸響應(yīng)類似于橢圓函數(shù)響應(yīng)，即 會(huì)在通帶的兩端分別產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)，極大的提高濾波器的帶外抑制效果。現(xiàn)有的雙模 濾波器大多采用末端電容耦合來對(duì)雙模諧振腔進(jìn)行饋電，由于末端電容的輻射以及邊緣效 應(yīng)，這種饋電方式會(huì)帶來耦合損耗即饋電損耗，這樣會(huì)加大濾波器的插入損耗，影響了濾波 器的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述存在的問題，提出一種結(jié)構(gòu)新穎的直接饋 電平面結(jié)構(gòu)雙模環(huán)形諧振腔帶通濾波器，它在保持了原有雙模濾波器優(yōu)點(diǎn)的前提下，減少 了濾波器的插入損耗，而且?guī)捯部烧{(diào)控。 技術(shù)方案本發(fā)明的直接饋電平面結(jié)構(gòu)雙模環(huán)形諧振腔帶通濾波器由末端開路的 微帶線構(gòu)成的容性加載以及一個(gè)環(huán)形雙模諧振腔構(gòu)成；環(huán)形雙模諧振腔為方形，由環(huán)形諧 振器以及處于該環(huán)形諧振器的一個(gè)直角處的末端開路微帶線加載構(gòu)成；輸入/輸出微帶線 有兩條，均為四分之一波長的阻抗變換器，該兩條輸入/輸出微帶線直接與環(huán)形諧振器上 兩條相鄰邊連接，該兩相鄰邊與末端開路微帶線加載成對(duì)角；整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)制作在雙面 覆金屬的介質(zhì)基板上，其中一面蝕刻成為電路，另一面的金屬全部保留做為接地板。
所述的環(huán)形諧振器的周長可調(diào)，通過更改環(huán)形諧振器的周長以及介質(zhì)基板的介電 常數(shù)和厚度即可控制濾波器的工作頻率；通過控制微帶線加載的寬度和長度即可控制濾波 器的工作帶寬；通過控制四分之一波長的阻抗變換器的特征阻抗即可控制濾波器與任意阻抗輸入/輸出微帶線進(jìn)行阻抗匹配。
有益效果本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、易于制作、損耗小、帶寬可調(diào)。


圖1是本發(fā)明專利的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是雙模帶通環(huán)形濾波器的傳輸與反射特性的示意圖。 圖中有輸入/輸出微帶線1、四分之一波長阻抗變換器2、環(huán)形諧振器3、末端開 路微帶線加載4、介質(zhì)基板5。
具體實(shí)施例方式
饋電結(jié)構(gòu)為直接連接在雙模諧振器上的一對(duì)微帶線，為了便于輸入輸出端口相匹
配，這對(duì)微帶線可制作成阻抗可變的四分之一波長阻抗變換器。濾波器結(jié)構(gòu)是制作在雙面 覆銅板的一面上，另一面的金屬全部保留以做金屬地，其中雙模諧振器由一個(gè)末端開路的 微帶線構(gòu)成的容性加載以及一個(gè)環(huán)形諧振器構(gòu)成。 雙模諧振器由一個(gè)末端開路的微帶線構(gòu)成的容性加載以及一個(gè)環(huán)形諧振器構(gòu)成。 對(duì)環(huán)形諧振器3進(jìn)行饋電時(shí)，采用直接連接的微帶線進(jìn)行饋電，這段饋線需做成約四分之 一波長的阻抗變換器2，環(huán)形雙模諧振腔由環(huán)形諧振腔3以及處于45°處的電抗性分布式 末端開路微帶線加載4構(gòu)成，整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)制作在雙面覆金屬的介質(zhì)基板5上，其中一面 蝕刻成為電路，另一面的金屬全部保留做為接地板。 實(shí)施例1 (對(duì)照附圖1)，輸入/輸出微帶線1取特征阻抗50歐姆，環(huán)形諧振腔3取 長度為12. 0毫米，線寬1. 0毫米，四分之一波長阻抗變換器2長度取10. 0毫米，末端開路 微帶線加載4取寬度0. 7毫米，介質(zhì)基片5選擇介電常數(shù)10厚度為1. 0毫米。為了實(shí)現(xiàn)帶 通濾波器良好的帶內(nèi)匹配，取末端開路微帶線加載4長度7. 0毫米，阻抗變換器寬度取0. 3 毫米。 實(shí)施例2 (對(duì)照附圖1)，輸入/輸出微帶線1取特征阻抗50歐姆，環(huán)形諧振腔3取 長度為12. 0毫米，線寬1. 0毫米，阻抗變換器2長度取10. 0毫米，末端開路微帶線加載4 取寬度0. 7毫米，介質(zhì)基片5選擇介電常數(shù)10厚度為1. 0毫米。為了實(shí)現(xiàn)帶通濾波器良好 的帶內(nèi)匹配，取末端開路微帶線加載4長度5. 5毫米，阻抗變換器寬度取0. 2毫米。
實(shí)施例3 (對(duì)照附圖1)，輸入/輸出微帶線1取特征阻抗50歐姆，環(huán)形諧振腔3取 長度為12. 0毫米，線寬1. 0毫米，四分之一波長阻抗變換器2長度取10. 0毫米，末端開路微 帶線加載4取寬度0. 7毫米，介質(zhì)基片5選擇介電常數(shù)10厚度為1. 0毫米。為了實(shí)現(xiàn)帶通 濾波器良好的帶內(nèi)匹配，取末端開路微帶線加載4長度4. 0毫米，阻抗變換器2寬度取0. 1 毫米。 對(duì)照附圖2，它給出了實(shí)施例l-3的濾波器散射參量曲線。由圖可見該采用該新型 雙模濾波器設(shè)計(jì)方法，可以顯著的改善濾波器性能。由圖可見，通過采用不同的擾動(dòng)單元大 小，以及相應(yīng)的改變阻抗變換器的寬度，可以實(shí)現(xiàn)濾波器帶寬的調(diào)節(jié)。同時(shí)通帶內(nèi)的匹配良 好，Sll均在-30dB以下，帶內(nèi)插入損耗最小僅為0. 3dB。而且可以看到雙模濾波器的雙帶 外傳輸零點(diǎn)特性均予以保留。實(shí)驗(yàn)表明，這種濾波器設(shè)計(jì)可以顯著提高雙模濾波器的實(shí)際 應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)由于其較為精簡(jiǎn)的結(jié)構(gòu)以及方便的加工，相信本發(fā)明會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種直接饋電平面結(jié)構(gòu)雙模環(huán)形諧振腔帶通濾波器，其特征在于該濾波器由末端開路的微帶線構(gòu)成的容性加載以及一個(gè)環(huán)形雙模諧振腔構(gòu)成；環(huán)形雙模諧振腔為方形，由環(huán)形諧振器(3)以及處于該環(huán)形諧振器(3)的一個(gè)直角處的末端開路微帶線加載(4)構(gòu)成；輸入/輸出微帶線(1)有兩條，均為四分之一波長的阻抗變換器(2)，該兩條輸入/輸出微帶線(1)直接與環(huán)形諧振器(3)上兩條相鄰邊連接，該兩相鄰邊與末端開路微帶線加載(4)成對(duì)角；整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)制作在雙面覆金屬的介質(zhì)基板(5)上，其中一面蝕刻成為電路，另一面的金屬全部保留做為接地板。
2. 如權(quán)利要求1所述的直接饋電平面結(jié)構(gòu)雙模環(huán)形諧振腔帶通濾波器，其特征是所述 的環(huán)形諧振器(3)的周長可調(diào)，通過更改環(huán)形諧振器(3)的周長以及介質(zhì)基板(5)的介電 常數(shù)和厚度即可控制濾波器的工作頻率；通過控制微帶線加載(4)的寬度和長度即可控制 濾波器的工作帶寬；通過控制四分之一波長的阻抗變換器(2)的特征阻抗即可控制濾波器 與任意阻抗輸入/輸出微帶線(1)進(jìn)行阻抗匹配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)新穎的雙模平面帶通濾波器，可廣泛應(yīng)用于射頻微波無源電路設(shè)計(jì)中。該濾波器由末端開路的微帶線構(gòu)成的容性加載以及一個(gè)環(huán)形雙模諧振腔構(gòu)成；環(huán)形雙模諧振腔為方形，由環(huán)形諧振器(3)以及處于該環(huán)形諧振器(3)的一個(gè)直角處的末端開路微帶線加載(4)構(gòu)成；輸入/輸出微帶線(1)有兩條，均為四分之一波長的阻抗變換器(2)，該兩條輸入/輸出微帶線(1)直接與環(huán)形諧振器(3)上兩條相鄰邊連接，該兩相鄰邊與末端開路微帶線加載(4)成對(duì)角；整個(gè)濾波器結(jié)構(gòu)制作在雙面覆金屬的介質(zhì)基板(5)上，其中一面蝕刻成為電路，另一面的金屬全部保留做為接地板。本發(fā)明在保持了原有雙模濾波器優(yōu)點(diǎn)的前提下，減少了濾波器的插入損耗，而且?guī)捯部烧{(diào)控。
文檔編號(hào)H01P1/20GK101694898SQ200910184868
公開日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者程崇虎, 陳董 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué);