專利名稱：補(bǔ)償型微帶諧振器以及諧波抑制的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波微帶電路的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及帶通濾波器設(shè)計(jì)，具體地說是一種補(bǔ)償型微帶諧振器以及包含此諧振器的諧波抑制的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器。
背景技術(shù)：
帶通濾波器是微波電路中一個(gè)非常重要的器件，在頻譜資源日益緊張和電磁干擾越來越嚴(yán)重的情況下，對濾波器的性能和成本提出了更高的要求。理想的濾波器特性應(yīng)當(dāng)是在通帶內(nèi)無衰減，而在禁帶內(nèi)有盡可能大的衰減。
開路環(huán)微帶耦合帶通濾波器是由Jia-Sheng Hong在1995年首次提出，并且在平面微波電路中得到了廣泛的應(yīng)用。該類型的濾波器具有很好的頻率選擇性和低插入損耗，而且面積較小，普通印刷電路板工藝上就可實(shí)現(xiàn)，無需通孔接地。但是在該濾波器在帶外衰減較小，特別是在二階、三階諧波處僅有10dB～15dB的衰減，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，往往需要外加低通濾波器來抑制諧波。
圖1顯示了開路環(huán)微帶耦合帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖，從圖中可以看到，該耦合濾波器由兩個(gè)開路諧振環(huán)對稱耦合，并且采用非對稱的50Ω輸入輸出饋線。該開路環(huán)微帶耦合帶通濾波器，工作中心頻率為1.8GHz，使用F4B材料，相對介電常數(shù)為2.65，厚度為1mm，開路耦合環(huán)的長度為56mm，為工作頻率的二分之一導(dǎo)波長。圖2為此濾波器的仿真和測試的頻率響應(yīng)圖。圖中，S21是該濾波器的傳輸特性，通帶內(nèi)插入損耗小于2.7dB(包含兩個(gè)SMA連接頭)，；S11是該濾波器的駐波特性，在通帶范圍內(nèi)都大于12.6dB，在工作頻率的二階諧波處，最小的帶外衰減為12dB。由此可見，該開路環(huán)微帶耦合帶通濾波器在通帶內(nèi)具有很好的濾波特性。但是由于微帶電路的寄生通帶效應(yīng)，在二階諧波處衰減較小，不能很好的滿足實(shí)際電路中的需要和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)存在的上述不足，提出一種具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，使其在不影響通帶內(nèi)特性的情況下，增大了濾波器的帶外抑制。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種補(bǔ)償型微帶諧振器，其特征在于，包括微帶諧振單元和開路補(bǔ)償微帶線，所述微帶諧振單元的中間上下各并聯(lián)一個(gè)開路補(bǔ)償微帶線；所述微帶諧振單元包括輸入端、輸出端、一組折疊微帶線和中間微帶線，所述折疊微帶線兩端向內(nèi)折疊且以中間微帶線為對稱線對稱設(shè)置，所述中間微帶線的兩端分別與輸入端和輸出端相連。
一種具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，包括輸入饋線和輸出饋線、開路環(huán)耦合器，其特征在于，還包括如上所述的補(bǔ)償型微帶諧振器，所述輸入饋線和輸出饋線分別與補(bǔ)償型微帶諧振器串聯(lián)后再與開路環(huán)耦合器相連。
所述輸入輸出饋線線寬為50Ω特征線寬，采用非對稱饋線，也可以采用對稱饋線。
所述微帶諧振單元的輸入端、輸出端分別與濾波器的輸入饋線或輸出饋線、開路環(huán)耦合器相連。即濾波器的輸入饋線一端與第一個(gè)微帶諧振單元的輸入端相連，所述微帶諧振單元的輸出端與開路環(huán)耦合器的輸入端相連；開路環(huán)耦合器的輸出端與第二個(gè)微帶諧振單元的輸入端相連，所述微帶諧振單元的輸出端在與輸出饋線相連。
所述耦合開路環(huán)的總長度為濾波器中心頻率波長的二分之一，寬度為50Ω線寬。
所述開路環(huán)的終端耦合間隙和兩個(gè)開路環(huán)之間的耦合間隙視具體濾波器中心頻率和襯底而定。
由以上公開的技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果如下本發(fā)明補(bǔ)償型微帶諧振器通過在微帶諧振單元的中部并聯(lián)微帶電容負(fù)載，可以達(dá)到匹配低頻段的特征阻抗和增大禁帶的目的。此外，本發(fā)明諧波抑制的開路環(huán)耦合帶通濾波器，在傳統(tǒng)的開路環(huán)耦合帶通濾波器的基礎(chǔ)上，在輸入輸出饋線與開路環(huán)耦合器之間串聯(lián)本發(fā)明補(bǔ)償型微帶諧振器，依靠補(bǔ)償型微帶諧振器的禁帶特性來達(dá)到增大濾波器帶外抑制的功能。與原有的開路環(huán)耦合帶通濾波器相比，沒有增加電路面積，沒有增加通帶內(nèi)的插入損耗，本發(fā)明可用任何適合微波電路的襯底材料制作。


圖1為傳統(tǒng)開路環(huán)耦合帶通濾波器結(jié)構(gòu)布局示意圖。
圖2為中心頻率為1.8GHz的傳統(tǒng)開路環(huán)耦合帶通濾波器頻率響應(yīng)圖。
圖3為本發(fā)明的補(bǔ)償型微帶諧振器的結(jié)構(gòu)布局示意圖。
圖4為本發(fā)明截止頻率為1.8GHz的補(bǔ)償型微帶諧振單元頻率響應(yīng)圖。
圖5為本發(fā)明的具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器的結(jié)構(gòu)布局示意圖。
附圖6為本發(fā)明的中心頻率為1.8GHz的具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器頻率響應(yīng)圖。
以上各頻率響應(yīng)圖中，S11表示根據(jù)模擬值繪制的該濾波器的駐波特性曲線，S11’表示根據(jù)測量值繪制的該濾波器的駐波特性曲線；S21表示根據(jù)模擬值繪制的該濾波器的傳輸特性曲線，S21’表示根據(jù)測量值繪制的該濾波器的傳輸特性曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明設(shè)計(jì)的具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器實(shí)施例及詳細(xì)說明如下，所有實(shí)施例均制作在介電常數(shù)為2.65，厚度為1mm的F4B襯底上。本發(fā)明也可以在其它襯底上制作，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖3所示，本發(fā)明補(bǔ)償型微帶諧振器包括微帶諧振單元10和開路補(bǔ)償微帶線11、12，所述微帶諧振單元的中間上下各并聯(lián)一個(gè)開路補(bǔ)償微帶線11、12；所述微帶諧振單元包括輸入端13、輸出端14、一組折疊微帶線15、16和中間微帶線17，所述折疊微帶線15、16兩端向內(nèi)折疊且以中間微帶線17為對稱線對稱設(shè)置，所述中間微帶線17的兩端分別與輸入端13和輸出端相連14。其中開路補(bǔ)償微帶線11、12作為電容性負(fù)載補(bǔ)償?shù)皖l段的阻抗和增大微帶諧振單元的禁帶特性。圖4顯示了該補(bǔ)償型微帶諧振器的仿真頻率響應(yīng)圖，可以看到該補(bǔ)償型微帶諧振器具有低通的濾波特性，截止頻率為1.8GHz。輸入輸出端13和14的線寬為2.7mm，為50Ω特征線寬，微帶諧振單元10的線寬和間隙均為0.3mm，開路補(bǔ)償微帶線11、12的長度為11.7mm，寬度為1mm。
如圖5所示，本發(fā)明具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器包括輸入饋線31和輸出饋線32，傳統(tǒng)的開路環(huán)耦合器33和34，還包括如圖3所示的補(bǔ)償型微帶諧振器35和36。本發(fā)明在傳統(tǒng)的開路環(huán)耦合帶通濾波器的基礎(chǔ)上，分別在輸入饋線31和輸出饋線32與開路環(huán)耦合器33、34之間各串聯(lián)了一個(gè)補(bǔ)償型微帶諧振器35和36。所述補(bǔ)償型微帶諧振器的兩端即中間微帶線的輸入端和輸出端分別與開路環(huán)耦合器33或34，輸入饋線31或輸出饋線32相連。圖6顯示了仿真和測試的具有諧波抑制功能的開路環(huán)微帶耦合濾波器的頻率響應(yīng)圖。可以看到在通帶內(nèi)的插入損耗都小于2.8dB，與傳統(tǒng)的開路環(huán)微帶耦合帶通濾波器的插入損耗2.7dB相比沒有明顯增大，造成該損耗的主要原因是襯底介質(zhì)損耗。在二階諧波處，衰減度達(dá)到58dB，與傳統(tǒng)的開路環(huán)微帶耦合濾波器的二階諧波處12dB的衰減度相比，增加了46dB的帶外抑制度。輸入輸出端31和32的線寬和開路耦合線33和34的線寬均為2.7mm，為50Ω特征線寬。開路環(huán)33和34各自內(nèi)部的耦合間隙為0.2mm，開路環(huán)33和34之間的耦合間隙為0.5mm。
權(quán)利要求
1.一種補(bǔ)償型微帶諧振器，其特征在于，包括微帶諧振單元和開路補(bǔ)償微帶線，所述微帶諧振單元的中間上下各并聯(lián)一個(gè)開路補(bǔ)償微帶線；所述微帶諧振單元包括輸入端、輸出端、一組折疊微帶線和中間微帶線，所述折疊微帶線兩端向內(nèi)折疊且以中間微帶線為對稱線對稱設(shè)置，所述中間微帶線的兩端分別與輸入端和輸出端相連。
2.一種具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，包括輸入饋線和輸出饋線、開路環(huán)耦合器，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償型微帶諧振器，所述輸入饋線和輸出饋線分別與補(bǔ)償型微帶諧振器串聯(lián)后再與開路環(huán)耦合器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧波抑制的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，其特征在于，所述微帶諧振單元的輸入端、輸出端分別與濾波器的輸入饋線或輸出饋線、開路環(huán)耦合器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的諧波抑制的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，其特征在于，所述輸入輸出饋線線寬為50Ω特征線寬，采用非對稱饋線，也可以采用對稱饋線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的諧波抑制的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器，其特征在于，所述開路環(huán)耦合器的總長度為工作頻率的二分之一波長，線寬為50Ω特征線寬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種補(bǔ)償型微帶諧振器以及具有諧波抑制功能的微帶開路環(huán)耦合帶通濾波器。所述濾波器包括輸入饋線和輸出饋線、開路環(huán)耦合器，其特征在于，還包括補(bǔ)償型微帶諧振器，所述輸入饋線和輸出饋線分別與補(bǔ)償型微帶諧振器串聯(lián)后再與開路環(huán)耦合器相連。本發(fā)明通過在傳統(tǒng)的開路環(huán)耦合帶通濾波器的基礎(chǔ)上，在輸入輸出饋線與開路環(huán)耦合器之間串聯(lián)補(bǔ)償型微帶諧振單元，依靠補(bǔ)償型微帶諧振單元的禁帶特性來達(dá)到增大濾波器帶外抑制的功能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、整體尺寸小，而且插入損耗小、帶外抑制大等優(yōu)點(diǎn)，可用任何適合微波電路的襯底材料制作。
文檔編號H01P1/20GK1747227SQ200510029139
公開日2006年3月15日 申請日期2005年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月26日
發(fā)明者顧建忠, 孫曉瑋 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所