本發(fā)明屬于微波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低、陷波處選擇性、帶外抑制性好的基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器。

背景技術(shù)：

超寬帶(Ultral-Wideband,UWB)濾波器是一個獨立的微波無源器件，它比普通的濾波器具有更寬的濾波帶寬，更好的帶內(nèi)平坦和更小的群延時，對無線通信系統(tǒng)的干擾較低。

為使超寬帶濾波器在陷波處得到很好的矩形系數(shù)并獲得較好的帶外抑制，論文“Multiple Band Notched Filter Using C-Shaped and E-Shaped Resonator for UWB Applications”(Sandip Kumar，Ravi Dutt Gupta，期刊IEEE.Microwave And Wireless Components Letters，Vol.26,NO.5,May 2016)公開了基于C型、E型諧振器以及三角環(huán)枝節(jié)加載諧振器的帶三個陷波的超寬帶濾波器。

然而，這種超寬帶濾波器存在問題是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本高，無法適應(yīng)現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)低成本、高度集成、小型化的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，不但在陷波處的矩形系數(shù)好，帶外抑制好，而且結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，包括下表面設(shè)有金屬接地板的矩形介質(zhì)基板，在所述介質(zhì)基板的上表面設(shè)有都與介質(zhì)基板窄邊平行的輸入端口饋線、輸出端口饋線、階梯阻抗諧振器、第一終端開路均勻傳輸線和第二終端開路均勻傳輸線，在所述金屬接地板上開有直線型槽線；所述槽線與介質(zhì)基板寬邊平行，與介質(zhì)基板的兩寬邊距離相等，所述槽線的兩端與介質(zhì)基板窄邊的距離相等；所述階梯阻抗諧振器與介質(zhì)基板的兩窄邊距離相等，其兩端均通過金屬化孔與金屬接地板相連，所述輸入端口饋線、輸出端口饋線分別等距離地設(shè)于階梯阻抗諧振器的兩側(cè)，所述第一終端開路均勻傳輸線位于輸入端口饋線與階梯阻抗諧振器之間，所述第二終端開路均勻傳輸線位于輸出端口饋線與階梯阻抗諧振器之間；所述輸入端口饋線的輸入端位于介質(zhì)基板的一個寬邊上，輸出端口饋線的輸出端位于介質(zhì)基板的另一個寬邊上。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：

1、結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可在單片PCB板上實現(xiàn)，便于加工集成，生產(chǎn)成本低；

2、陷波處選擇性、帶外抑制性好：本發(fā)明具有較好的帶外抑制、陷波處選擇性好；

3、抗干擾能力強：本發(fā)明利用槽線諧振器實現(xiàn)超寬帶濾波特性，帶內(nèi)平坦、群延時小、具有很好的抗干擾性。

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是實施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。

圖4是實施例的S11和S21參數(shù)仿真圖。

圖中，介質(zhì)基板101，金屬接地板102，

輸入端口饋線1，輸出端口饋線2，槽線3，階梯阻抗諧振器4，第一終端開路均勻傳輸線5，第二終端開路均勻傳輸線6，

輸入端50歐姆微帶線導(dǎo)帶11，輸入端四分之一波長主傳輸線12，

輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶21，輸出端四分之一波長主傳輸線22，

第一低阻抗諧振器41，第一較高阻抗諧振器42，高阻抗諧振器43，第二較高阻抗諧振器44，第二低阻抗諧振器45。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器，其包括下表面設(shè)有金屬接地板102的矩形介質(zhì)基板101，在所述介質(zhì)基板101的上表面設(shè)有都與介質(zhì)基板101窄邊平行的輸入端口饋線1、輸出端口饋線2、階梯阻抗諧振器4、第一終端開路均勻傳輸線5和第二終端開路均勻傳輸線6，在所述金屬接地板102上開有直線型槽線3；所述槽線3與介質(zhì)基板101寬邊平行，與介質(zhì)基板101的兩寬邊距離相等，所述槽線3的兩端與介質(zhì)基板101窄邊的距離相等；

所述階梯阻抗諧振器4與介質(zhì)基板101的兩窄邊距離相等，其兩端均通過金屬化孔與金屬接地板102相連，所述輸入端口饋線1、輸出端口饋線2分別等距離地設(shè)于階梯阻抗諧振器4的兩側(cè)，所述第一終端開路均勻傳輸線5位于輸入端口饋線1與階梯阻抗諧振器4之間，所述第二終端開路均勻傳輸線6位于輸出端口饋線2與階梯阻抗諧振器4之間；所述輸入端口饋線1的輸入端位于介質(zhì)基板101的一個寬邊上，輸出端口饋線2的輸出端位于介質(zhì)基板101的另一個寬邊上。

如圖2所示，所述輸入端口饋線1包括輸入端50歐姆微帶線導(dǎo)帶11和終端開路的輸入端四分之一波長主傳輸線12，所述輸入端50歐姆微帶線導(dǎo)帶11的輸入端位于介質(zhì)基板101的寬邊上，其輸出端與輸入端四分之一波長主傳輸線12的始端在槽線3上方相連；所述輸出端口饋線2包括輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶21和終端開路的輸出端四分之一波長主傳輸線22，所述輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶21的輸出端位于介質(zhì)基板101的另一寬邊上，其輸入端與輸出端四分之一波長主傳輸線22的始端在槽線3上方相連。

如圖2所示，階梯阻抗諧振器4包括高阻抗諧振器43、第一較高阻抗諧振器42、第二較高阻抗諧振器44、第一低阻抗諧振器41和第二低阻抗諧振器45，所述高阻抗諧振器43兩端分別與第一較高阻抗諧振器42、第二較高阻抗諧振器44的一端相連，所述第一較高阻抗諧振器42的另一端與第一低阻抗諧振器41的一端相連，所述第一低阻抗諧振器41的另一端通過金屬化孔與金屬接地板102相連；第二較高阻抗諧振器44的另一端與第二低阻抗諧振器45相連，所述第二低阻抗諧振器45的另一端通過金屬化孔與金屬接地板102相連。

這幾個諧振器相互連接成一個完整的兩端短路的一個波長諧振器4，并且該結(jié)構(gòu)關(guān)于直線型槽線3垂直對稱。介質(zhì)基板101下表面的金屬接地板102上開有一條直線型槽線3，該槽線方向與矩形介質(zhì)基板101的長邊平行，并且槽線自身關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱。

如圖2所示，所述高阻抗諧振器43的中點位于槽線3的中點上方，所述輸入端口饋線1與輸出端口饋線2關(guān)于高阻抗諧振器43的中點成中心對稱，所述第一終端開路均勻傳輸線5與第二終端開路均勻傳輸線6關(guān)于高阻抗諧振器43的中點成中心對稱，所述第一較高阻抗諧振器42與第二較高阻抗諧振器44關(guān)于高阻抗諧振器43的中點對稱，所述第一低阻抗諧振器41與第二低阻抗諧振器45關(guān)于高阻抗諧振器43的中點對稱。

所述的輸入端饋線1的第一四分之一波長傳輸線12與直線型槽線3進行耦合激勵輸入，所述的輸出端饋線2的第二四分之一波長傳輸線22與直線型槽線3進行耦合激勵輸出；此部分剛好能夠形成一個超寬帶帶通濾波器。關(guān)于直線型槽線3對稱的兩端短路階梯阻抗諧振器4能在通帶內(nèi)形成一個陷波。

所述的輸入端饋線1的第一輸入端50歐姆微帶線導(dǎo)帶11與輸出端饋線2的第二輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶21尺寸相同；與輸入端饋線1相互連接的終端開路的四分之一波長主傳輸線12和與輸出端饋線2相互連接的終端開路的四分之一波長主傳輸線22尺寸相同；第一終端開路均勻傳輸線5與第二終端開路均勻傳輸線6尺寸相同并關(guān)于介質(zhì)基板101中心對稱。第二較高阻抗諧振器42與第三較高阻抗諧振器44尺寸相同；第四低阻抗諧振器41與第五低阻抗諧振器45尺寸相同；上述諧振器與第一高阻抗諧振器相互連接并且兩端與金屬接地板102相連。整個階梯阻抗諧振器的長度對陷波處的頻率影響很大，長度越大，陷波頻率越低。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)基板101的相對介電常數(shù)為10.2，厚度為0.635mm。

本發(fā)明基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的具有陷波特性的超寬帶濾波器，在制造上通過印制電路板制造工藝對電路基板正面及背面的金屬面進行加工腐蝕從而形成所需的金屬圖案。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。

實施例1

基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的具有陷波特性的超寬帶濾波器的立體結(jié)構(gòu)如圖1所示，俯視圖如圖2所示，有關(guān)尺寸規(guī)格如圖3所示。所采用的介質(zhì)基板(101)相對介電常數(shù)為10.2，厚度為0.635mm，損耗角正切為0.0035。輸入端微帶線導(dǎo)帶11和輸出端微帶線導(dǎo)帶21的特性阻抗均為50歐姆，其寬度均為W₁＝0.6mm。具有陷波特性的超寬帶濾波器的各尺寸參數(shù)如下：W₁＝0.6mm，L₁＝16.4mm，W₂＝1.4mm，L₂＝6.6mm，W₃＝0.4mm，L₃＝36.6mm，W₄＝0.5mm，L₄＝5.77mm，W₅＝0.3mm，L₅＝14.5mm，W₆＝2.5mm，L₆＝5mm，W₇＝8mm，L₇＝2.7mm，S₁＝0.1mm，S₂＝0.1mm。具有陷波特性的超寬帶濾波器的整體面積為46.6×32.4mm，對應(yīng)的導(dǎo)波長尺寸為1.52λ_g×1.05λ_g，其中λ_g為通帶中心頻率對應(yīng)的導(dǎo)波波長。

本實例具有陷波特性的超寬帶濾波器是在電磁仿真軟件HFSS.13中建模仿真的。圖4是本實例中具有陷波特性的超寬帶濾波器的S參數(shù)仿真圖，從圖中可以看出，該具有陷波特性的超寬帶濾波器的通帶中心頻率為4.135GHz，相對帶寬為116.8％，陷波處的頻率為3.88GHz，通帶內(nèi)回波損耗低于15dB。通帶外分別有兩個傳輸零點使得該實例具有陷波特性的超寬帶濾波器有很好的選擇性。

圖4是具有陷波特性的超寬帶濾波器的S參數(shù)仿真圖，由圖中可以看出，該濾波器能夠?qū)崿F(xiàn)到11.0GHz處的帶外抑制。

綜上所述，本發(fā)明基于微帶線—槽線結(jié)構(gòu)的具有陷波特性的超寬帶濾波器，結(jié)合槽線多模諧振器和階梯阻抗諧振器的特性實現(xiàn)了一種結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、選擇性好、帶外抑制好、具有較好的端口匹配性能的超寬帶帶通濾波器，該具有陷波特性的超寬帶濾波器非常適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。