專利名稱：基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種微波濾波器，屬于微波通訊設備技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
微波濾波器作為一種二端口微波網(wǎng)絡，它通過其頻率選擇性來控制微波系統(tǒng)的工作頻帶，是雷達、無線通信、微波測量等系統(tǒng)中最常見的元器件之一，其性能的優(yōu)劣對整個通信系統(tǒng)的性能有著至關重要的影響。隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)在的無線終端設備需要能同時工作在兩個或多個分離頻段的射頻器件來支持對不同無線通信系統(tǒng)業(yè)務的操作，同時隨著通信業(yè)務種類的增加，頻率資源越發(fā)顯的緊張。因此，為了充分利用寶貴的頻率資源，提高射頻器件工作頻段的集成度和帶外抑制能力，滿足無線通信系統(tǒng)對多種通信業(yè)務的支持，具有高頻率選擇性的射頻器件一直是微波電路與器件設計者研究的熱點問題。通過在濾波器的通帶外引入傳輸零點，進行諧波抑制，可以改善濾波器的頻率選擇性， 提高濾波器的帶外抑制能力。在不改變諧振器外部結(jié)構(gòu)的情況下，在諧振器內(nèi)部加載開路分支線作為容性負載，使濾波器產(chǎn)生傳輸零點，提高了濾波器的阻帶特性，有利于濾波器的小型化。傳統(tǒng)微帶帶通濾波器，通常由結(jié)構(gòu)對稱的階梯阻抗諧振器構(gòu)成。由于微波電路的頻率響應特性，造成濾波器通帶衰減邊緣不陡峭，帶外抑制能力差。另外階梯阻抗階躍處的不連續(xù)性,使得由高次雜散頻率產(chǎn)生的通帶內(nèi)插入損耗較大,而且高次雜散頻率和基本諧振頻率之間存在的倍數(shù)關系，使帶通濾波器的其他通帶設計不靈活。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于，提供一種基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，該濾波器體積小巧、制作簡單、便于平面電路集成，應用非對稱分支線使濾波器的通帶兩側(cè)產(chǎn)生傳輸零點，抑制高次雜散頻率，大大提高了濾波器的性能，可以推廣使用到多種小型化的微波收發(fā)通信系統(tǒng)中。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，包括正面部分的諧振器單元和金屬微帶線，反面部分的金屬鍍層，位于諧振器單元和金屬鍍層之間的介質(zhì)板，其特征在于所述諧振器單元和金屬微帶線在同一平面上；所述金屬微帶線包括輸入饋線和輸出饋線，所述輸入饋線和輸出饋線在一條水平線上，位于諧振器單元的底邊位置，與諧振器單元通過縫隙耦合；在所述諧振器單元開口處加載非對稱分支線。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器是階梯阻抗諧振器。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱分支線的橫向?qū)挾认嗤?，縱向長度不同。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元是由兩個尺寸相同的加載非對稱分支線諧振器單元組合構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于諧振器單元的底邊位置，整個濾波器成軸對稱圖形。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，所述諧振器單元是由上、下兩組尺寸不同的加載非對稱分支線諧振器單元組合構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于兩組諧振器單元之間，整個濾波器成軸對稱圖形。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于每組所述諧振器單元的數(shù)量為2個，尺寸較大的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第一通帶，尺寸較小的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第二通帶。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元是由兩個加載非對稱分支線諧振器單元組合非對稱發(fā)卡型諧振器單元構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于一組加載非對稱分支線諧振器單元和非對稱發(fā)卡型諧振器單元之間，整個濾波器成軸對稱圖形。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱發(fā)卡型諧振器單元產(chǎn)生濾波器頻率響應的第一、第三通帶，兩個加載非對稱分支線諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第二通帶。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱發(fā)卡型諧振器單元兩臂的寬度和長度均不相同。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述輸入饋線和輸出饋線之間的縫隙寬度在O. Imm至O. 3mm之間。前述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元、金屬微帶線和反面部分金屬鍍層的的材質(zhì)為金、銀或銅。本實用新型的有益效果是I.在階梯阻抗諧振器單元開口處加載的非對稱分支線作為微擾來改善濾波器的性能，產(chǎn)生傳輸零點，增強諧振器內(nèi)部的耦合作用，可以通過改變非對稱分支線的尺寸來抑制頻率響應中的高次雜散頻率，大大提高了濾波器的性能。2.采用加載非對稱分支線諧振器單元，比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)對稱的階梯阻抗諧振器尺寸小，符合現(xiàn)代通信系統(tǒng)小型化的發(fā)展要求。3.該濾波器有較小插入損耗，良好的帶外抑制能力，在不改變諧振器外部結(jié)構(gòu)的情況下，在諧振器內(nèi)部加載非對稱分支線作為容性負載，解決了傳統(tǒng)帶通濾波器頻率選擇性差，帶外無傳輸零點等問題。4.該濾波器幾何結(jié)構(gòu)簡單，全部利用微帶PCB工藝生產(chǎn)，成本低、易加工且能保證加工精度，可以適用標準化、規(guī)模化生產(chǎn)。

圖I為實施例I結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，長度單位mm ；圖2為實施例I的S11參數(shù)仿真結(jié)果；圖3為實施例I的S21參數(shù)仿真結(jié)果；圖4為實施例I的仿真對比結(jié)果非對稱分支線長度變化時的對比波形；圖5為實施例I的仿真結(jié)果與加載對稱分支線的對比圖；[0026]圖6為實施例I的品質(zhì)因數(shù)曲線；圖7為實施例I的耦合系數(shù)曲線；圖8為實施例2結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，長度單位mm ；圖9為實施例2的S11參數(shù)仿真結(jié)果；圖10為實施例2的S21參數(shù)仿真結(jié)果；圖11為實施例2的工作頻率曲線；圖12為實施例2的品質(zhì)因數(shù)曲線；圖13為實施例2的耦合系數(shù)曲線；··[0034]圖14為實施例2的仿真對比結(jié)果饋線下方的一組諧振器單元間距變化時的對比波形；圖15為實施例2的仿真對比結(jié)果饋線上方的一組諧振器單元間距變化時的對比波形；圖16為實施例3結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，長度單位mm ；圖17為實施例3的S11參數(shù)仿真結(jié)果；圖18為實施例3的S21參數(shù)仿真結(jié)果；圖19為實施例3的仿真結(jié)果與組合對稱發(fā)卡型諧振器單元的對比圖；圖20為實施例3的仿真結(jié)果與實際測試結(jié)果的對比圖。圖中附圖標記的含義為1.加載非對稱分支線諧振器單元，2.非對稱發(fā)卡型諧振器單兀，3.非對稱分支線，4.輸入饋線，5.輸出饋線。
具體實施方式
下面用三個實施例對本實用新型進行詳細的說明，三個實施例均在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例I、實施例2以及實施例3。實施例I :結(jié)合附圖1-7對本實用新型的實施例I作詳細的說明。如圖I所示，本濾波器包括正面部分的諧振器單元和金屬微帶線，反面部分的金屬鍍層，位于諧振器單元和金屬鍍層之間的介質(zhì)板。金屬微帶線包括輸入饋線4和輸出饋線5，諧振器單元是由兩個尺寸相同的加載非對稱分支線3的諧振器單元I組合構(gòu)成，輸入饋線4和輸出饋線5位于諧振器單元的底邊位置，整個濾波器成軸對稱圖形。實施例I相對介電常數(shù) =10. 2,厚度A=L 27mm的介質(zhì)板,經(jīng)過設計、仿真和優(yōu)
化，最終確定該帶通濾波器的具體尺寸如圖I所示,Z1=ZOmm, Z2=6. 5 mm, Z3=5- 5mm, Z4=Imm,Z5=3. 5mm,Z6=L 5mm,Z7=L SmmiF1=L 3mm, W2-Q. 4mm，F(xiàn)3=L 2mm,^11=O. SmmJ2=L Bmmi^3=O. 4mm，5·4=0. 2mm。圖2和圖3是S參數(shù)的仿真曲線；圖4給出了工作頻率的變化情況；圖5給出了加載非對稱分支線和加載對稱分支線濾波器的頻率響應對比曲線，以此顯現(xiàn)非對稱分支線在抑制高次雜散頻率中作用；品質(zhì)因數(shù)是設計濾波器需要考慮的一個非常重要的參數(shù)，高品質(zhì)因數(shù)對應低損耗，圖6給出了品質(zhì)因數(shù)的變化曲線，可以看到品質(zhì)因數(shù)較高；圖7給出了耦合系數(shù)隨兩個諧振器單元間距的變化曲線，可以根據(jù)需要的耦合系數(shù)來確定兩個諧振器單元的間距。實施例2 :結(jié)合附圖8-15對本實用新型的實施例2作詳細的說明。如圖8所示，本濾波器包括正面部分的諧振器單元和金屬微帶線，反面部分的金屬鍍層，位于諧振器單元和金屬鍍層之間的介質(zhì)板。金屬微帶線包括輸入饋線4和輸出饋線5，諧振器單元由上、下兩組尺寸不同的加載非對稱分支線3的諧振器單元I組合構(gòu)成，輸入饋線4和輸出饋線5位于兩組諧振器單元之間，整個濾波器成軸對稱圖形。實施例2采用相對介電常數(shù)=10. 2,厚度A=L 27mm的介質(zhì)板,經(jīng)過設計、仿真
和優(yōu)化，最終確定該帶通濾波器的具體尺寸如圖8所示，L^Qxm, L2=tO. 2mm, Ζ3=4· 05mm,Z4=O. 6mm, Z5=3mm, Z6=L 2mm, Z7=L 2mm, Z8=6. 5mm, Z9=5. 5mm, Z10=3. 5mm, A11=Imm, Z12=L 5mm,Z13=L 5mm, W1=Q. 8mm, W2=Q. 4mm, F3=O. 6mm, Wi=I. 2mm, W5=I. 3mm, F6=O. 4mm, ^1=O. 6mm,^2=L 6ι πι，5·3=0· 7mm,S4=O. 2mm,S5=O. 5ι πι，5·6=1· 6mm,S7=O. 5mm。圖 9 和圖 10 是 S 參數(shù)的仿真
曲線；圖11給出了工作頻率曲線，尺寸較大的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第一通帶， 尺寸較小的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第二通帶；圖12給出了品質(zhì)因數(shù)隨諧振器單元間距的變化曲線；圖13給出了耦合系數(shù)的變化曲線；圖14和圖15表明在不改變兩組諧振器單元尺寸的情況下，分別調(diào)整兩組諧振器單元的間距，驗證了濾波器兩個通帶帶寬的獨立可調(diào)性。實施例3 :結(jié)合附圖16-20對本實用新型的實施例3作詳細的說明。如圖16所示，本濾波器包括正面部分的諧振器單元和金屬微帶線，反面部分的金屬鍍層，位于諧振器單元和金屬鍍層之間的介質(zhì)板。金屬微帶線包括輸入饋線4和輸出饋線5，諧振器單元是由兩個加載非對稱分支線諧振器單元I組合非對稱發(fā)卡型諧振器單元2構(gòu)成，輸入饋線4和輸出饋線5位于一組加載非對稱分支線諧振器單元I和非對稱發(fā)卡型諧振器單元2之間，整個濾波器成軸對稱圖形。實施例3采用相對介電常數(shù)& =10. 2,厚度A=L 27mm的介質(zhì)板,經(jīng)過設計、仿真
和優(yōu)化，最終確定該帶通濾波器的具體尺寸如圖16所示，L^Qxm, L2=tO. 2mm, Ζ3=4· 05mm,Z4=O. 6mm, Z5=3mm, Z6=L 2mm, Z7=L 2mm, As=I 3mm, Lg=A. 2mm, Z10=6. 4mm, A11=Bmm, W1=O. 8mm,W2=O. 4mm, F3=O. 6mm, Wi=I. 2mm, W5=I. 8mm, W6=O. 75mm, W7=O. 5mm, ^1=O. 6mm, ^2=L 7mm,^3=O. 7mm,S4=O. 2mm,S5=O. 4mm。圖17和圖18是S參數(shù)的仿真曲線；組合了非對稱發(fā)卡型諧振器的濾波器有較好的帶外特性，圖19給出了加載非對稱分支線諧振器單元分別組合非對稱發(fā)卡型諧振器單元和對稱發(fā)卡型諧振器單元的頻率響應對比曲線；圖20給出了最后的測試和仿真結(jié)果的對比，測試和仿真結(jié)果吻合。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，包括正面部分的諧振器單元和金屬微帶線，反面部分的金屬鍍層，位于諧振器單元和金屬鍍層之間的介質(zhì)板，其特征在于所述諧振器單元和金屬微帶線在同一平面上；所述金屬微帶線包括輸入饋線和輸出饋線，所述輸入饋線和輸出饋線在一條水平線上，位于諧振器單元的底邊位置，與諧振器單元通過縫隙耦合；在所述諧振器單元開口處加載非對稱分支線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器是階梯阻抗諧振器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于加載非對稱分支線諧振 器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱分支線的橫向?qū)挾认嗤?，縱向長度不同。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元是由兩個尺寸相同的加載非對稱分支線諧振器單元組合構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于諧振器單元的底邊位置，整個濾波器成軸對稱圖形。
5.根據(jù)權(quán)力要求I所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元是由上、下兩組尺寸不同的加載非對稱分支線諧振器單元組合構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于兩組諧振器單元之間，整個濾波器成軸對稱圖形。
6.根據(jù)權(quán)力要求5所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于每組所述諧振器單元的數(shù)量為2個，尺寸較大的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第一通帶，尺寸較小的一組諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第二通帶。
7.根據(jù)權(quán)力要求I所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元是由兩個加載非對稱分支線諧振器單元組合非對稱發(fā)卡型諧振器單元構(gòu)成，所述輸入饋線和輸出饋線位于一組加載非對稱分支線諧振器單元和非對稱發(fā)卡型諧振器單元之間，整個濾波器成軸對稱圖形。
8.根據(jù)權(quán)力要求7所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱發(fā)卡型諧振器單元產(chǎn)生濾波器頻率響應的第一、第三通帶，兩個加載非對稱分支線諧振器單元產(chǎn)生頻率響應的第二通帶。
9.根據(jù)權(quán)力要求7所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述非對稱發(fā)卡型諧振器單元兩臂的寬度和長度均不相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述輸入饋線和輸出饋線之間的縫隙寬度在O. Imm至O. 3mm之間。
11.根據(jù)權(quán)力要求10所述的基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，其特征在于所述諧振器單元、金屬微帶線和反面部分金屬鍍層的的材質(zhì)為金、銀或銅。
專利摘要本實用新型涉及一種基于加載非對稱分支線諧振器單元的微帶帶通濾波器，屬于微波通訊設備技術(shù)領域。該濾波器以加載非對稱分支線的階梯阻抗諧振器為單元，通過諧振器單元之間組合或與非對稱發(fā)卡型諧振器單元組合構(gòu)成。在階梯阻抗諧振器單元開口處加載的非對稱分支線作為微擾來改善濾波器的性能，產(chǎn)生傳輸零點，增強諧振器內(nèi)部的耦合作用，可以通過改變非對稱分支線的尺寸來抑制頻率響應中的高次雜散頻率。輸入饋線和輸出饋線在一條水平線上，位于諧振器的底邊位置，與諧振器通過縫隙耦合產(chǎn)生濾波功能。本實用新型比傳統(tǒng)濾波器體積小，原理簡明，并且因為結(jié)構(gòu)簡單、易加工，造價低廉等優(yōu)勢，可以規(guī)模化生產(chǎn)并廣泛應用于小型化的微波收發(fā)通信系統(tǒng)中。
文檔編號H01P1/203GK202721248SQ20122037746
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者劉國高, 田麗, 胡萬清 申請人:河海大學常州校區(qū)