專利名稱：基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及微波通信領(lǐng)域的濾波器，特別是一種基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的
超寬帶帶通濾波器。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對信息傳輸系統(tǒng)的要求越來越高。在此背景之下， 超寬帶技術(shù)以其系統(tǒng)簡單、成本低、功耗小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、安全性高等優(yōu)點成為目前通 信領(lǐng)域的一個研究熱點。自從2002年FCC(美國聯(lián)邦通信委員會)解禁了 3. 1-10. 6GHz段 的頻譜，并使之能夠應用于超寬帶設(shè)備之后，更是在學術(shù)界和工業(yè)制造領(lǐng)域掀起了一股超 寬帶技術(shù)的研究熱潮。而濾波器在整個射頻超寬帶電路系統(tǒng)中扮演著相當重要的角色。它 的特性好壞對于系統(tǒng)的整體性能起著非常重要的作用。 現(xiàn)有的寬帶帶通濾波器主要包括平行耦合線濾波器，交指型濾波器，梳狀線濾波 器，以及開路或者短路枝節(jié)濾波器等，但是他們達到帶寬的程度是有限的，一般相對帶寬不 超過50%。且傳統(tǒng)的設(shè)計方法由于耦合線的奇偶模阻抗之比過大，用任何一種介質(zhì)材料均 難以實現(xiàn)。 由于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)(Defected Ground Structure,DGS)能夠造成頻帶特殊 的帶阻(bandstop)或帶通(bandpass)的特性，因此人們也開始思考將其引入到超寬帶設(shè) 計中。而傳統(tǒng)的缺地陷結(jié)構(gòu)一般為"鵬鈴"型、或者"矩形"，這種結(jié)構(gòu)的特點是能夠引入傳 輸零點，但是其插損相對較大，選擇性較差。而且目前基于DGS的超寬帶濾波器不是設(shè)計復 雜，就是損耗較大，結(jié)構(gòu)不具有通用性，很難方便地設(shè)計任意頻段的超寬帶濾波器。 經(jīng)過申請人進行查閱現(xiàn)有文獻發(fā)現(xiàn)，中國專利申請"超寬帶微帶濾波器"(申請?zhí)?200610117045. 2)采用高通和低通濾波器相結(jié)合實現(xiàn)濾波器的超寬帶特性，該發(fā)明中采用 了 7個鵬鈴型的DGS結(jié)構(gòu)和縫隙單元，其結(jié)構(gòu)復雜，調(diào)試參數(shù)多，設(shè)計起來很困難；再加上 "啞鈴"型DGS插損相對較大，選擇性較差，因此此種濾波器帶內(nèi)最大插損達到-1. 5dB，帶外 抑制只能達到-20dB以下。

發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于提供一種基 于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)簡單，帶寬可覆蓋任意超寬帶頻段 (3. 1-10. 6GHz段內(nèi))，并能有效地抑制帶外的信號，使衰減能夠達到35dB以上。 為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案 —種基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，包括設(shè)置在雙面敷銅微帶板 的正面上的電路板和反面上的接地板，其特征在于 所述的電路板包括兩條平行的第一耦合微帶線和第二耦合微帶線，第一耦合微帶 線通過輸入端傳輸線和輸入端口相連接，第二耦合微帶線通過輸出端傳輸線與輸出端口相 連接；
3[0010] 所述的接地板包括第一、第二和第三倒"s"型缺地陷結(jié)構(gòu)，所述的第一、第二和第
三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)是在接地板上面刻蝕去相應的倒"S"形狀所形成的空氣單元；其中，
第一倒"s"型缺地陷結(jié)構(gòu)位于電路板兩條平行的第一、第二耦合微帶線的正下方的中心，第 二倒"s"型缺地陷結(jié)構(gòu)和第三倒"s"型缺地陷結(jié)構(gòu)對稱分布在第一倒"s"型缺地陷結(jié)構(gòu)的
兩側(cè)，并分別位于輸出端傳輸線3和輸入端傳輸線的正下方的中心。 本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，實現(xiàn)了濾波器 的超寬帶性能，同時保證濾波器帶外的高選擇性。是一種帶寬可覆蓋任意超寬帶頻段 (3. 1-10. 6GHz段內(nèi))的DGS超寬帶帶通濾波器。

圖1為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器總體結(jié)構(gòu)示 意圖； 圖2為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器正面電路板 結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器背面接地板 結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器中間部分結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器中間部分結(jié) 構(gòu)的等效電路圖； 圖6為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器中間部分結(jié) 構(gòu)的頻率特性示意圖； 圖7為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器正面電路板 兩側(cè)部分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器兩側(cè)部分結(jié) 構(gòu)的等效電路圖； 圖9為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器兩側(cè)部分結(jié) 構(gòu)的頻率特性示意圖； 圖10為兩種結(jié)構(gòu)的傳輸響應比較圖； 圖11為本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器仿真的頻率 特性示意圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
具體實施方式
參見附圖，本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，包括設(shè) 置在雙面敷銅微帶板的正面上的電路板11和反面上的接地板10 ; 電路板11包括兩條平行的第一耦合微帶線1和第二耦合微帶線2，第一耦合微帶 線1通過輸入端傳輸線4和輸入端口 9相連接，第二耦合微帶線2通過輸出端傳輸線3與 輸出端口8相連接；[0026] 所述的接地板10包括第一、第二和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)，上述第一、 第二和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)是在接地板10上面刻蝕去相應的倒"S"形狀所 形成的空氣單元；其中，第一倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5)位于電路板11兩條平行的第一、第二 耦合微帶線(1、2)的正下方的中心，第二倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)6和第三倒"S"型缺地陷結(jié) 構(gòu)7對稱分布在第一倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)5的兩側(cè)，并分別位于輸出端傳輸線3和輸入端 傳輸線4的正下方的中心。 第一倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)5的倒"S"形狀面積的大小用于決定超寬帶帶通濾波器 的中心頻率；第二倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)6和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)7的倒"S"形狀大小 影響超寬帶帶通濾波器的帶外選擇性。 所述的第一耦合微帶線1和第二耦合微帶線2是均勻傳輸線，或者是鋸齒型或其 它彎折形型線。第一耦合微帶線1和第二耦合微帶線2的長度和寬度用于決定超寬帶帶通 濾波器的高端截止頻率； 輸出端傳輸線3和輸入端傳輸線4的寬度能夠影響超寬帶帶通濾波器的帶內(nèi)和帶 外選擇性。 輸出端傳輸線3和輸入端傳輸線4是均勻傳輸線。 所述的反面部分的倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)是在接地板10的接地面上刻蝕 出的。 由此可見，由于本實用新型的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器的帶 寬由第一、第二和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)的面積和平行的第一、第二耦合微帶線 (1、2)以及連接輸入端口 9和輸出端口 8的輸出端傳輸線3和輸入端傳輸線4決定，因此可 以根據(jù)需要，設(shè)計任意帶寬的超寬帶濾波器。 如圖4、5、6所示，超寬帶帶通濾波器中間部分結(jié)構(gòu)具有超寬帶特性。本發(fā)明的基 于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器中間部分結(jié)構(gòu)的等效電路圖如圖5所示，包括 電感L1、L2和L3，電容Cl、Ca和C3，其中Ll和Cl串聯(lián)構(gòu)成一支路，C3和L3并聯(lián)構(gòu)成一支 路，L2和Ca分別在兩端。圖6給出了本發(fā)明的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾 波器中間部分結(jié)構(gòu)的電路仿真結(jié)果和ANSOFT HFSS實物建模仿真結(jié)果，二者吻合的很好。 如圖7、8、9所示，超寬帶帶通濾波器兩側(cè)部分結(jié)構(gòu)具有低通特性。其中，本發(fā)明的 基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器兩側(cè)部分結(jié)構(gòu)的等效電路圖，包括電感L1、 L2，電容C1、C2， L1和C1串聯(lián)構(gòu)成一支路，C2構(gòu)成一支路，L2分別在兩端。圖9給出了 本發(fā)明的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器兩側(cè)部分結(jié)構(gòu)的電路仿真結(jié)果和 ANSOFT HFSS實物建模仿真結(jié)果，二者吻合的很好。 如圖IO所示，相比與鵬鈴型結(jié)構(gòu)，倒"S"型帶內(nèi)相應十分平坦，帶外衰減很快。 通過Ansoft H FSS建模仿真分析，得到的傳輸參數(shù)如圖11，帶寬可以達到 3. 3-10GHz，最大插損為0. 8dB，通帶回波損耗最大值為-lOdB，其帶外衰減在_35dB以下。 本實用新型中的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，可以是倒"S"型 以外的其它異型結(jié)構(gòu)，如"E"型，"凹"型等。 本實用新型中的平行耦合線也可以變更為鋸齒型或其它彎折形結(jié)構(gòu)。 本實用新型中的輸出端傳輸線3和輸入端傳輸線4也可以是階梯變換的不均勻形
式的傳輸線。[0040] 以上的實施例，僅為本實用新型的一個優(yōu)選實施例，用于進一步說明本實用新型， 并不能以該實施例限定本實用新型實施的范圍，即凡依本實用新型權(quán)利要求及發(fā)明說明書 內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬于本實用新型專利覆蓋的范圍。
權(quán)利要求一種基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，包括設(shè)置在雙面敷銅微帶板的正面上的電路板(11)和反面上的接地板(10)，其特征在于所述的電路板(11)包括兩條平行的第一耦合微帶線(1)和第二耦合微帶線(2)，第一耦合微帶線(1)通過輸入端傳輸線(4)和輸入端口(9)相連接，第二耦合微帶線(2)通過輸出端傳輸線(3)與輸出端口(8)相連接；所述的接地板(10)包括第一、第二和第三倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)，所述的第一、第二和第三倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)是在接地板(10)上面刻蝕去相應的倒“S”形狀所形成的空氣單元；其中，第一倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(5)位于電路板(11)兩條平行的第一、第二耦合微帶線(1、2)的正下方的中心，第二倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(6)和第三倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(7)對稱分布在第一倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)(5)的兩側(cè)，并分別位于輸出端傳輸線(3)和輸入端傳輸線(4)的正下方的中心。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其特征在于， 所述的第一倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5)的倒"S"形狀面積的大小用于決定超寬帶帶通濾波器 的中心頻率；第二倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(6)和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(7)的倒"S"形狀 大小影響超寬帶帶通濾波器的帶外選擇性。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其特征在于， 所述的第一、第二和第三倒"S"型缺地陷結(jié)構(gòu)(5、6、7)是"E"型或"凹"型或其它異型結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其特征在于， 所述的第一耦合微帶線(1)和第二耦合微帶線(2)可以是均勻傳輸線，或者是鋸齒型或其 它彎折形型線。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其特征在于， 所述的第一耦合微帶線(1)和第二耦合微帶線(2)的長度和寬度用于決定超寬帶帶通濾波 器的高端截止頻率；所述的輸出端傳輸線(3)和輸入端傳輸線(4)的寬度能夠影響超寬帶 帶通濾波器的帶內(nèi)和帶外選擇性。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，其特征在于， 所述的輸出端傳輸線(3)和輸入端傳輸線(4)是均勻傳輸線或者是階梯變換的不均勻形式 的傳輸線。
專利摘要本實用新型公開了一種基于地面缺陷型接地結(jié)構(gòu)的超寬帶帶通濾波器，包括雙面敷銅微帶板的正面上的電路板和反面上的接地板，電路板包括兩條平行的第一耦合微帶線和第二耦合微帶線，第一耦合微帶線通過輸入端傳輸線和輸入端口相連接，第二耦合微帶線通過輸出端傳輸線與輸出端口相連接；接地板包括三個倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)，其中，第一倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)位于電路板兩條平行的第一、第二耦合微帶線和的正下方的中心，第二倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)和第三倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)對稱分布在第一倒“S”型缺地陷結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，并分別位于輸出端傳輸線和輸入端傳輸線的正下方的中心。是一種帶寬可覆蓋任意超寬帶頻段(3.1-10.6GHz段內(nèi))的DGS超寬帶帶通濾波器。
文檔編號H01P1/203GK201503899SQ200920034799
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者宋煥生, 張邵陽, 朱永忠, 李懷宇 申請人:長安大學