專利名稱：微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種采用印制電路板技術(shù)制作的小型化微帶/共面波導(dǎo)混合結(jié)
構(gòu)微波帶通濾波器。該濾波器可應(yīng)用于各種電子設(shè)備中的微波電路與微波集成電路，其使 用有利于電路的集成化與小型化，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波濾波器是一種在微波與射頻電路中廣泛使用的無源器件，其指標(biāo)的好壞直接 影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。常見的微波濾波器多采用金屬波導(dǎo)、同軸線、微帶線、帶狀線或共面 波導(dǎo)等微波傳輸線來制作。近年來，由于通信系統(tǒng)的小型化、微型化的要求越來越高，作為 系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵無源器件之一，對濾波器的小型化設(shè)計(jì)的要求也相應(yīng)的越來越高。采用印制 電路板技術(shù)制作的微帶線、帶狀線或共面波導(dǎo)等平面結(jié)構(gòu)微波濾波器相對波導(dǎo)或同軸線等 立體結(jié)構(gòu)而言，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、成本低廉以及易于與其它有源/無源電路集成的 優(yōu)勢，近年來成為主要的研究方向，其中，采用四分之一波長諧振腔的濾波器更是研究的重 點(diǎn)之一。采用四分之一波長諧振腔來設(shè)計(jì)制作濾波器主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，首先其尺寸相比采 用半波長諧振腔的濾波器要小很多；其次是損耗也可以獲得明顯的改善，因?yàn)闊o論是輻射 損耗還是導(dǎo)體損耗前者都應(yīng)該更小。經(jīng)典的四分之一波長諧振腔濾波器是基于微帶結(jié)構(gòu)的 半波長平行耦合線濾波器，通過將原來的兩端開路的半波長線段改為一端開路一端短路的 結(jié)構(gòu)，使其成為四分之一波長的諧振腔，從而實(shí)現(xiàn)濾波器尺寸的減小。這種經(jīng)典結(jié)構(gòu)有著廣 泛的應(yīng)用，并且還可以將微帶結(jié)構(gòu)改為帶狀線結(jié)構(gòu)來改善損耗指標(biāo)。該結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)是 大量采用接地過孔，當(dāng)頻率較高時(shí)會影響其性能指標(biāo)；另外當(dāng)兩條平行線之間需要強(qiáng)耦合 時(shí)，普通印制電路板制作工藝難以保證兩條平行線之間微小間隔的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于針對上述經(jīng)典的微帶平行耦合線結(jié)構(gòu)存在的問題， 提出了一種微帶/共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)的四分之一波長諧振腔帶通濾波器，該結(jié)構(gòu)采用共面 波導(dǎo)結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔取代原來的微帶線，利用共面波導(dǎo)便于接地的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)解決 了過孔接地的缺陷。 技術(shù)方案本發(fā)明的微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器的結(jié) 構(gòu)為四分之一波長諧振腔采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而輸入、輸出傳輸線采用微帶線，該輸入、輸 出微帶線設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的同一面，或設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的不同 面；四分之一波長諧振腔為"U"形，輸入、輸出傳輸線采用微帶線位于四分之一波長諧振腔
的兩旁，兩根輸入、輸出傳輸線采用微帶線分別有兩個(gè)方向輸入、輸出。 四分之一波長諧振腔由兩個(gè)四分之一波長共面波導(dǎo)諧振腔級聯(lián)構(gòu)成的帶通濾波 器，兩個(gè)四分之一波長諧振腔的開口方向相反。 四分之一波長諧振腔采用3個(gè)、4個(gè)或者更多的四分之一波長諧振腔級聯(lián)構(gòu)成高 帶外抑制的帶通濾波器。
有益效果濾波器的輸入/輸出依然采用微帶線，四分之一波長諧振腔則由一端 開路一端短路的共面波導(dǎo)線段來實(shí)現(xiàn)，并且輸入、輸出微帶線可以設(shè)計(jì)在制作共面波導(dǎo)的 金屬平面的同一面(如附圖l上圖所示)，也可以設(shè)計(jì)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的不同面 (如附圖1下圖所示)，這就給濾波器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶來了較大的靈活性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)結(jié) 構(gòu)簡單、尺寸小、易于制作、性能優(yōu)越。


圖1是本發(fā)明中的濾波器其輸入、輸出微帶線制作在共面波導(dǎo)的同一面的結(jié)構(gòu)示 意圖。 圖2是本發(fā)明中的中的濾波器其輸入、輸出微帶線制作在共面波導(dǎo)的兩面的結(jié)構(gòu) 示意圖。 圖3是中心頻率為2. lGHz時(shí)濾波器的傳輸參數(shù)與反射參數(shù)的頻率特性，也即使用 矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量獲得的| S211 、 | Su | 。 圖中有四分之一波長共面波導(dǎo)諧振腔1，輸入、輸出微帶線2，制作共面波導(dǎo)的金 屬面3，介質(zhì)基板4。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器中，四分之一波 長諧振腔1采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而輸入、輸出傳輸線采用微帶線2，該輸入、輸出微帶線設(shè)在 制作共面波導(dǎo)的金屬平面3的同一面，或設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的不同面；四分之 一波長諧振腔1為"U"形，輸入、輸出傳輸線采用微帶線2位于四分之一波長諧振腔1的兩 旁，兩根輸入、輸出傳輸線采用微帶線2分別有兩個(gè)方向輸入、輸出。 實(shí)施例l(對照附圖1):介質(zhì)基板4選擇相對介電常數(shù)為10、厚度為l.O毫米，輸 入/輸出微帶線2取特性阻抗為50歐姆，共面波導(dǎo)1的尺寸取為0. 3-1. 5-0. 3毫米，長度 取14. 4毫米，兩個(gè)共面波導(dǎo)諧振腔之間的間隔取為0. 2毫米，兩個(gè)諧振腔之間耦合段部分 的長度為5. 6毫米，輸入/輸出微帶線與共面波導(dǎo)諧振腔之間有部分重疊，重疊部分尺寸為 0. 6毫米，同時(shí)縱向縮進(jìn)4. 5毫米，結(jié)構(gòu)上下完全對稱。 對照附圖3，它給出了實(shí)施例1的濾波器散射參數(shù)曲線。由圖可見該濾波器有著良 好的帶外抑制性能，尤其是通帶的高端，由于采用了四分之一波長諧振腔，二次諧波得到了 很好的抑制，同時(shí)該濾波器的帶內(nèi)插入損耗也較小，最小值僅為O. 5dB。測量結(jié)果表明，該濾 波器性能優(yōu)良，并且結(jié)構(gòu)簡單便于加工，相信本發(fā)明會有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器，其特征是四分之一波長諧振腔(1)采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)，該輸入、輸出微帶線設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面(3)的同一面，或設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的不同面；四分之一波長諧振腔(1)為“U”形，輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)位于四分之一波長諧振腔(1)的兩旁，兩根輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)分別有兩個(gè)方向輸入、輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器，其 特征是四分之一波長諧振腔(1)由兩個(gè)四分之一波長共面波導(dǎo)諧振腔(1)級聯(lián)構(gòu)成的帶通 濾波器，兩個(gè)四分之一波長諧振腔(1)的開口方向相反。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器，其 特征是四分之一波長諧振腔(1)采用3個(gè)、4個(gè)或者更多的四分之一波長諧振腔(1)級聯(lián)構(gòu) 成高帶外抑制的帶通濾波器。
全文摘要
微帶共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)四分之一波長諧振腔帶通濾波器，涉及的是一種采用印制電路板技術(shù)制作的小型化微帶/共面波導(dǎo)混合結(jié)構(gòu)微波帶通濾波器。該濾波器可應(yīng)用于各種電子設(shè)備中的微波電路與微波集成電路，其使用有利于電路的集成化與小型化，四分之一波長諧振腔(1)采用共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，而輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)，該輸入、輸出微帶線設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面(3)的同一面，或設(shè)在制作共面波導(dǎo)的金屬平面的不同面；四分之一波長諧振腔(1)為“U”形，輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)位于四分之一波長諧振腔(1)的兩旁，兩根輸入、輸出傳輸線采用微帶線(2)分別有兩個(gè)方向輸入、輸出。
文檔編號H01P1/208GK101764276SQ200910234280
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者程崇虎 申請人:南京郵電大學(xué)