專利名稱：一種超寬帶微帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超寬帶通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種超寬帶微帶濾波器。
背景技術(shù)：
在2002年，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)將3. IGHz至10. 6GHz之間的頻段開(kāi)放為通信領(lǐng)域的應(yīng)用。因?yàn)槠涓邆鬏斔俾屎偷蛡鬏敁p耗等優(yōu)點(diǎn)，超寬帶通信受到了廣泛的重視并得到了迅猛的發(fā)展。作為超寬帶通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件，超寬帶濾波器的性能決定了系統(tǒng)的整體性能。一般而言，在實(shí)際應(yīng)用中要求超寬帶濾波器具有較低的通帶插損，很好的頻率選擇特性和平坦的群時(shí)延。經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，2005年Siau-Gang Mao等人在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 上發(fā)表的 Modeling of symmetric composite right/1eft-handed coplanar waveguides with applications to compact bandpass filters—文中提出了ー種共面波導(dǎo)形式的帶通濾波器，其単元結(jié)構(gòu)形式為共面波導(dǎo)之間嵌入串聯(lián)交趾電容和并聯(lián)曲折短路短截線電感，然而該濾波器僅能實(shí)現(xiàn)窄帶帶通。2007年 C.丄1 ‘人在 Applied Physics A 期刊上發(fā)表的 Composite right/left-handed coplanar waveguide oana-pass inter using capacitively—coupied zerotn-order resonators 一文中提出了另外ー種共面波導(dǎo)形式的濾波器，其単元結(jié)構(gòu)形式為兩段共面波導(dǎo)之間嵌入了一個(gè)串聯(lián)交趾電容和兩個(gè)并聯(lián)電感，但是沒(méi)有設(shè)計(jì)為超寬帶用途。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的濾波器不足，提出了ー種超寬帶微帶濾波器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是ー種超寬帶微帶濾波器，包括從上往下依次層疊的第一金屬層、介質(zhì)層和第二金屬層，所述第一金屬層的金屬圖案包括左右對(duì)稱的左部金屬圖案和右部金屬圖案，其特征在干，所述左部金屬圖案或右部金屬圖案分別包括依次連接的輸入輸出端ロ、第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)，所述第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為濾波器的諧振單元，所述交趾耦合線節(jié)包括平行耦合的的第一子線節(jié)與第二子線節(jié)， 所述第一子線節(jié)與第二階躍阻抗短路截線的末端連接，所述第ニ子線節(jié)與第一階躍阻抗短路截線的始端連接，所述第一階躍阻抗短路截線和第二階躍阻抗短路截線的交匯連接處還設(shè)置有ー貫穿第一金屬層和介質(zhì)層并和第二金屬層形成通路的金屬化過(guò)孔；所述左部金屬圖案和右部金屬圖案的第二階躍阻抗短路截線交匯連接在一起。上述第一階躍阻抗短路截線的始端還包括一與第二子線節(jié)平行的用于調(diào)節(jié)回波損耗的匹配枝節(jié)。本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有的濾波器相比，本發(fā)明的濾波器的結(jié)構(gòu)形成的諧振単元是ー個(gè)具有7個(gè)模式的諧振單元，可以通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)例如四個(gè)階躍阻抗短路截線，改變其電長(zhǎng)度或者阻抗比來(lái)調(diào)整諧振器結(jié)構(gòu)的諧振頻率，從而調(diào)整濾波器的帶寬，可以實(shí)現(xiàn)3. 4GHz 10. 7GHz的超寬帶帶通。進(jìn)ー步的，本發(fā)明具有回波損耗較低、諧波抑制較好等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明用于加工微帶濾波器的復(fù)合材料層。圖2是本發(fā)明的微帶濾波器的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的微帶濾波器具有明確分區(qū)的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明所應(yīng)用的復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明所應(yīng)用的復(fù)合左右手傳輸線結(jié)構(gòu)某一単元的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5的等效電路圖7a是圖6的奇模等效電路。圖7b為圖6的偶模等效電路。圖8為本發(fā)明的散射參數(shù)S21曲線圖。圖9為本發(fā)明的頻率特性曲線圖。圖10為本發(fā)明的群時(shí)延特性曲線圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明第一金屬層1、輸入輸出端ロ 11、第一階躍阻抗短路截線12、第二階躍阻抗短路截線13、交趾耦合線節(jié)14、第一子線節(jié)141、第二子線節(jié)142、匹配枝節(jié)15、金屬化過(guò)孔16、介質(zhì)層2、第二金屬層3。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步的說(shuō)明。如圖2和圖3所示，ー種超寬帶微帶濾波器，包括從上往下依次層疊的第一金屬層 1、介質(zhì)層2和第二金屬層3，所述第一金屬層1的金屬圖案包括左右鏡像對(duì)稱的左部金屬圖案和右部金屬圖案，其特征在干，所述左部金屬圖案或右部金屬圖案分別包括依次連接的輸入輸出端ロ 11、第一階躍阻抗短路截線12、第二階躍阻抗短路截線13和交趾耦合線節(jié) 14，所述第一階躍阻抗短路截線12、第二階躍阻抗短路截線13和交趾耦合線節(jié)14構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為濾波器的諧振單元，所述交趾耦合線節(jié)14包括平行耦合的的第一子線節(jié)141與第 ニ子線節(jié)142，所述第一子線節(jié)141與第二階躍阻抗短路截線13的末端連接，所述第ニ子線節(jié)142與第一階躍阻抗短路截線12的始端連接，所述第一階躍阻抗短路截線12和第二階躍阻抗短路截線13的交匯連接處還設(shè)置有ー貫穿第一金屬層1和介質(zhì)層2并和第二金屬層形成通路的金屬化過(guò)孔16 ；所述左部金屬圖案和右部金屬圖案的第二階躍阻抗短路截線13交匯連接在一起。上述第一階躍阻抗短路截線12的始端還包括一與第二子線節(jié)142平行的用于調(diào)節(jié)回波損耗的匹配枝節(jié)15。本實(shí)施例中的超寬帶微帶濾波器，是通過(guò)一個(gè)如圖1所示的復(fù)合材料加工而成的，該復(fù)合材料包含了與本實(shí)施例所對(duì)應(yīng)的第一金屬層1、介質(zhì)層2和第二金屬層3三層結(jié)構(gòu)，主要通過(guò)對(duì)第一金屬層1進(jìn)行刻蝕加工形成需要的電路結(jié)構(gòu)。圖3中的左部金屬圖案的虛線則對(duì)第一金屬層1的電路結(jié)構(gòu)做了明確的劃分，虛線a左側(cè)的金屬區(qū)域?yàn)檩斎胼敵龆衰?11，虛線a、b和虛線c之間的金屬區(qū)域?yàn)榈谝浑A躍阻抗短路截線12，虛線c、d和虛線e之間的金屬區(qū)域?yàn)榈诙A躍阻抗短路截線13，虛線b和e之間的區(qū)域包括了從上到下排列的匹配枝節(jié)15、第一子線節(jié)141和第二子線節(jié)142。由于左部金屬圖案和右部金屬圖案呈左右鏡像對(duì)稱，因此不再對(duì)其右部金屬圖案做具體描述。本實(shí)施例中，上述一端的輸入輸出端ロ 11都具有50歐姆的特性阻抗。信號(hào)由輸入輸出端ロ 11輸入，到達(dá)諧振単元，由于多個(gè)模式的耦合作用形成很寬的通帯，只允許位于通帶內(nèi)的信號(hào)通過(guò)并對(duì)位于通帶外的信號(hào)進(jìn)行抑制，再通過(guò)另一端的輸入輸出端ロ 11輸出，最終實(shí)現(xiàn)超寬帶濾波?？梢酝ㄟ^(guò)改變第一階躍阻抗短路截線12、第二階躍阻抗短路截線 13和交趾耦合線節(jié)14的阻抗比和電長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整多模的諧振頻率，從而調(diào)整濾波器的帶寬。為了進(jìn)一步的證明本發(fā)明結(jié)構(gòu)的非顯而易見(jiàn)性，下面通過(guò)建立傳輸線模型對(duì)上述結(jié)構(gòu)的電磁特性進(jìn)行分析如圖4所示是由若干個(gè)本發(fā)明的基本方案級(jí)聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合左右手傳輸線，該復(fù)合左右手傳輸線作為周期結(jié)構(gòu)，它的每一個(gè)單元(即本實(shí)施例的濾波器的諧振單元)由兩個(gè)交趾耦合線節(jié)(對(duì)應(yīng)于圖2中的兩個(gè)交趾耦合線節(jié)14)級(jí)聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)線節(jié)分別加載了兩個(gè)階躍阻抗短路截線(對(duì)應(yīng)于圖2中的第一階躍阻抗短路截線12、第二階躍阻抗短路截線13)。這四個(gè)階躍阻抗短路截線具有階躍阻抗性質(zhì)，設(shè)其中一段的特征導(dǎo)納為Y1 (對(duì)應(yīng)的電長(zhǎng)度為Q1= θ a+θ b)，另外一段的特征阻抗為Y2 (電長(zhǎng)度為θ2)。根據(jù) Bloch-Floquet定理，可以導(dǎo)出下面的色散關(guān)系
權(quán)利要求
1.ー種超寬帶微帶濾波器，包括從上往下依次層疊的第一金屬層、介質(zhì)層和第二金屬層，所述第一金屬層的金屬圖案包括左右対稱的左部金屬圖案和右部金屬圖案，其特征在干，所述左部金屬圖案或右部金屬圖案分別包括依次連接的輸入輸出端ロ、第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)，所述第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為濾波器的諧振單元，所述交趾耦合線節(jié)包括平行耦合的的第一子線節(jié)與第二子線節(jié)，所述第一子線節(jié)與第二階躍阻抗短路截線的末端連接，所述第二子線節(jié)與第一階躍阻抗短路截線的始端連接，所述第一階躍阻抗短路截線和第二階躍阻抗短路截線的交匯連接處還設(shè)置有ー貫穿第一金屬層和介質(zhì)層并和第二金屬層形成通路的金屬化過(guò)孔；所述左部金屬圖案和右部金屬圖案的第二階躍阻抗短路截線交匯連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種超寬帶微帶濾波器，其特征在干，上述第一階躍阻抗短路截線的始端還包括一與第二子線節(jié)平行的用于調(diào)節(jié)回波損耗的匹配枝節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超寬帶微帶濾波器，包括第一金屬層，所述第一金屬層的金屬圖案包括左右對(duì)稱的左部金屬圖案和右部金屬圖案，所述左部金屬圖案或右部金屬圖案分別包括依次連接的輸入輸出端口、第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)，所述第一階躍阻抗短路截線、第二階躍阻抗短路截線和交趾耦合線節(jié)構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)作為濾波器的諧振單元，所述交趾耦合線節(jié)包括平行耦合的的第一子線節(jié)與第二子線節(jié)，第一子線節(jié)與第二階躍阻抗短路截線的末端連接，第二子線節(jié)與第一階躍阻抗短路截線的始端連接，所述第一階躍阻抗短路截線和第二階躍阻抗短路截線的交匯連接處還設(shè)置有一貫穿第一金屬層和介質(zhì)層并和第二金屬層形成通路的金屬化過(guò)孔。
文檔編號(hào)H01P1/203GK102569954SQ201210011010
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者張中勛, 肖飛 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)