小型化超寬帶濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波微帶濾波器技術(shù)領(lǐng)域，是通過微帶線制作的工作在超寬帶頻段下的微波濾波器，具體涉及一種小型化超寬帶濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(Ultra-wideband，UWB)技術(shù)是國際上新興的一種無線通信技術(shù)。自2002年美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communicat1ns Commiss1n，F(xiàn)CC)將 3.1GHz ?10.6GHz的頻段批準(zhǔn)用于商業(yè)通信以來，超寬帶通信技術(shù)受到了越來越多的重視。隨著超寬帶無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，對超寬帶無線通信電子設(shè)備提出了更高的要求，高可靠性、小型化己經(jīng)成為超寬帶無線通信系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，這就要求電路在滿足電氣性能的同時(shí)，盡可能減少電路占用空間。濾波器在超寬帶無線通信系統(tǒng)中扮演著重要的角色，它起著選擇信號(hào)的重要作用，是超寬帶無線通信系統(tǒng)中必不可少的重要元件，它的工作性能好壞直接影響到超寬帶無線通信系統(tǒng)的整體工作性能，它的尺寸大小也直接影響到超寬帶無線通信系統(tǒng)的大小。
[0003]對于無線通信系統(tǒng)而言，濾波器在濾去鏡頻干擾、衰減噪聲、頻分復(fù)用以及在高性能的振蕩、放大、倍頻和混頻電路中，起著重要作用。隨著信息化進(jìn)程的日益加快，人們對信息傳輸?shù)乃俣扰c品質(zhì)的不斷追求，另一方面也不斷追求更加方便人性化和高性能的終端設(shè)備不斷升級(jí)，促使了包括濾波器在內(nèi)的射頻元器件的微型化和可集成化，同時(shí)也產(chǎn)生了各種結(jié)構(gòu)和性能的射頻濾波器來進(jìn)一步滿足小體積、輕重量的系統(tǒng)要求。
[0004]雖然濾波器的發(fā)展歷史悠久，但是對于超寬帶濾波器的研宄屬于最近才興起的新興課題，尤其是從近幾年開始，隨著超寬帶系統(tǒng)的商業(yè)化快速發(fā)展，使得超寬帶濾波器己逐步進(jìn)入市場化階段。在歐美等國家，許多專家學(xué)者對于超寬帶濾波器都有所研宄，到目前為止，己經(jīng)提出了很多的超寬帶濾波器結(jié)構(gòu)。由于微帶線濾波器具有小尺寸，易于加工，便于集成的特點(diǎn)，而且還能通過采用不同的襯底材料在很大的頻率范圍內(nèi)應(yīng)用，因此國外很多超寬帶濾波器的研宄報(bào)告都是以平面微帶結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。新加坡的朱雷教授于2005年提出一種共面波導(dǎo)傳輸原理的微帶耦合線結(jié)構(gòu)，利用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上的多模諧振器構(gòu)造了一個(gè)超寬帶濾波器。2010年，中國學(xué)者鄧宏偉提出了一種超寬帶濾波器，通過一個(gè)五模的枝節(jié)加載諧振器構(gòu)造了一款超寬帶濾波器。2011年，W.J.Feng學(xué)者提出了一種利用橫向信號(hào)交互概念的超寬帶濾波器。2013年，中國的陳輝提出了一種耦合線三模諧振器結(jié)構(gòu)，通過將這款耦合線結(jié)構(gòu)一端直接連接，另一端短路接地構(gòu)造出超寬帶濾波器。
[0005]但是，上述的這些超寬帶濾波器都存在有共同的不足，就是阻帶帶寬過窄，頻率選擇性不好，并且尺寸也相對較大，因此，小型化超寬帶濾波器的設(shè)計(jì)還有很大的研宄空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種小型化超寬帶濾波器，解決了現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)超寬帶濾波器時(shí)阻帶帶寬過窄，電路尺寸較大的問題。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種小型化超寬帶濾波器，包括相鄰設(shè)置的方環(huán)諧振器I及方環(huán)諧振器II，在方環(huán)諧振器I內(nèi)設(shè)置有短路枝節(jié)，短路枝節(jié)中設(shè)置有過孔；
[0008]在兩個(gè)方環(huán)諧振器兩側(cè)公共邊分別連接有一條四分之一波長的高阻抗線，各個(gè)高阻抗線的結(jié)構(gòu)尺寸相同，左右兩邊的高阻抗線均耦合有兩條交指耦合饋線，各個(gè)交指耦合饋線的結(jié)構(gòu)尺寸相同，每側(cè)的高阻抗線及交指耦合饋線外端設(shè)置有一體的饋線端口 ；
[0009]在地板上與兩條交指耦合饋線對應(yīng)設(shè)置有兩個(gè)缺陷地板結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的小型化超寬帶濾波器，其特征還在于:
[0011]兩個(gè)方環(huán)諧振器的公共邊的長度為3.6±0.2mm，方環(huán)諧振器I的另一條邊的長度為3±0.2mm，方環(huán)諧振器II的另一條邊的長度為1±0.2mm，方環(huán)諧振器寬度均為0.3 + 0.1mnin
[0012]短路枝節(jié)的長度為2.6 ± 0.2mm、寬度為0.3 ± 0.1mm,短路枝節(jié)的過孔半徑為
0.25 + 0.1mnin
[0013]每個(gè)四分之一波長的高阻抗線的長度為8±0.2mm，寬度為0.3±0.Imm0
[0014]每個(gè)交指耦合饋線的長度為8 ± 0.2mm，寬度為0.3 ± 0.1mm。
[0015]每個(gè)饋線端口長度為2.4±0.2mm，寬度為2.2 ±0.2mm。
[0016]每個(gè)缺陷地板結(jié)構(gòu)的長度為8.2±0.2mm，寬度為2.2±0.2mm。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器通帶頻段可覆蓋2.5-11.1GHz，相對帶寬達(dá)到126%，尺寸僅為0.58λβΧ0.12λβ，其中λ g為通帶中心頻率的介質(zhì)波長，該濾波器可以工作在民用超寬帶頻段中，通頻段覆蓋范圍達(dá)到2.5-11.1GHz，通過兩個(gè)方環(huán)諧振器構(gòu)成的多模諧振器可以將其多個(gè)諧振頻率均勻調(diào)整在超寬帶頻段中，構(gòu)成超寬頻段，地板上與饋線結(jié)構(gòu)對應(yīng)的兩個(gè)缺陷地結(jié)構(gòu)可以增加饋線的容性耦合因子，增強(qiáng)饋線耦合度，展寬帶寬，同時(shí)通過調(diào)整兩個(gè)方環(huán)諧振器的尺寸，可以在通帶兩邊各產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)，大大增強(qiáng)了濾波器的頻率選擇性。濾波器結(jié)構(gòu)更加緊湊，調(diào)節(jié)方便靈活，能有效地濾除各種超寬帶頻帶外的無用信號(hào)及噪聲信號(hào)，保證超寬帶系統(tǒng)的正常工作，在應(yīng)用的通信系統(tǒng)中，發(fā)揮重要作用。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明小型化超寬帶濾波器的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明小型化超寬帶濾波器實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明小型化超寬帶濾波器的頻率響應(yīng)特性曲線。
[0021]圖中，1.超寬帶天線，2.放大器一，3.放大器二，4.超寬帶濾波器一，5.下變頻電路，6.超寬帶濾波器二，7.放大器三，8.參考晶振，9.頻率合成器，10.AGC模塊，11.A/D轉(zhuǎn)換，12.微處理器，13.相關(guān)通道，14.存儲(chǔ)器，15.方環(huán)諧振器I，16.方環(huán)諧振器II，17.過孔，18.短路枝節(jié)，19.交指親合饋線，20.高阻抗線，21.饋線端口，22.缺陷地板結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0023]參照圖1，本發(fā)明的小型化超寬帶濾波器(以下簡稱超寬帶濾波器)，包括緊密相鄰設(shè)置的方環(huán)諧振器I 15及方環(huán)諧振器II 16，在方環(huán)諧振器I 15內(nèi)設(shè)置有短路枝節(jié)18，短路枝節(jié)18中設(shè)置有過孔17，在兩個(gè)方環(huán)諧振器兩側(cè)公共邊分別連接有一條四分之一波長的高阻抗線20，總共兩條高阻抗線20，各個(gè)高阻抗線20的結(jié)構(gòu)尺寸相同，左右兩邊的高阻抗線20均耦合有兩條交指耦合饋線19，總共四條交指耦合饋線19，各個(gè)交指耦合饋線19的結(jié)構(gòu)尺寸相同，每側(cè)的高阻抗線20及交指耦合饋線19外端設(shè)置有一體的饋線端口 ；
[0024]在圖1中空白部分表示電路板上層的覆銅結(jié)構(gòu)，灰色部分為電路板下層覆銅去掉的部分的結(jié)構(gòu)，稱為缺陷地板結(jié)構(gòu)22，交指耦合饋線19設(shè)置在電路板的上層，在電路板的下層設(shè)置有缺陷地板結(jié)構(gòu)22，中間為普通介質(zhì)基板。這樣設(shè)置可增強(qiáng)饋線耦合強(qiáng)度，展寬帶寬，通過調(diào)整兩個(gè)方環(huán)諧振器的尺寸，可以在通帶兩邊各產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)，大大增強(qiáng)了濾波器的頻率選擇性。
[0025]該濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)節(jié)方便靈活，能有效地濾除各種超寬帶頻帶外的無用信號(hào)及噪聲信號(hào)，保證超寬帶系統(tǒng)的正常工作，在應(yīng)用的通信系統(tǒng)中，發(fā)揮重要作用
[0026]超寬帶濾波器各部件的尺寸參數(shù)范圍是:
[0027]兩個(gè)方環(huán)諧振器的公共邊的長度為3.6±0.2mm，方環(huán)諧振器I 15的另一條邊的長度為3±0.2mm，方環(huán)諧振器