專利名稱：一種小型化雙阻帶微帶濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種小型化雙阻帶微帶濾波器，屬于微波通信技術領域，可應用于抑制超寬帶無線通信、高功率放大器等系統(tǒng)中同時存在的雙頻干擾，特別適用于對器件尺寸要求高的場合。
背景技術：
近年來，在很多多頻段無線通信系統(tǒng)(如GSM，WLAN, UffB)應用中都需要雙阻帶濾波器，這是由于該類型濾波器可以有效抑制兩個頻段上同時存在的干擾。與兩個級聯(lián)的傳統(tǒng)單頻段阻帶濾波器相比，雙阻帶濾波器具有更小的尺寸、更廉價、更少的通帶內插損和更低的群延時等優(yōu)勢。另一方面，微帶濾波器具有低成本，加工方便，易于和其它平面電路集成等優(yōu)點，在無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。因此，雙阻帶微帶濾波器在實際應用中具有明顯優(yōu)勢，同時，隨著無線通信技術的不斷發(fā)展，對器件尺寸的要求越來越高，如何設計小型化雙阻帶濾波器已經成為一個研究熱點。目前，實現(xiàn)雙阻帶微帶濾波器的方法主要包括通過對低通濾波器原型進行二階的頻率變換來合成雙阻帶；利用組合并聯(lián)諧振單元(如不同長度的并聯(lián)傳輸線開路枝節(jié)或者左/右手超材料傳輸線)以實現(xiàn)雙阻帶特性；組合開口諧振環(huán)和互補開口諧振環(huán)來得到雙阻帶；通過具有非均勻阻抗的二段或者三段階梯阻抗諧振單元來同時實現(xiàn)兩個頻段上的 90度電長度，從而獲得雙阻帶操作特性和器件尺寸的減少。但是，以上的實現(xiàn)方法都需要占據(jù)微帶導帶以外的大量空間，更加緊湊的小型化雙阻帶微帶濾波器實現(xiàn)仍是一個持續(xù)進行的挑戰(zhàn)。缺陷地結構是在平面?zhèn)鬏斁€的地板上蝕刻出周期或者非周期的缺陷圖案，其最大的優(yōu)勢是具有顯著的阻帶和慢波效應特性，這是由于地板上的缺陷干擾了電流分布，導致了傳輸線等效電感和電容的變化。與傳統(tǒng)的電磁帶隙結構相比，缺陷地結構具有更小的尺寸，更低的輻射，易于設計等優(yōu)勢，因而在低通濾波器、阻帶濾波器、超寬度濾波器、小型化天線等許多微波器件中得到了廣泛應用。作為缺陷地結構的延伸，近幾年發(fā)展的缺陷微帶結構是在微帶導帶上蝕刻出均勻或者非均勻狹縫，同樣具有顯著的阻帶和慢波效應，并且比缺陷地結構更緊湊，更少的電磁干擾地面噪聲，更高的Q值。因此，通過充分利用缺陷地結構和缺陷微帶結構的特性，將為小型化雙阻帶濾波器實現(xiàn)提供一種新的途徑。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有雙阻帶微帶濾波器實現(xiàn)技術中存在的不足，本發(fā)明提出了一種小型化雙阻帶微帶濾波器，以解決現(xiàn)有的雙阻帶微帶濾波器尺寸較大，不易于和其它平面微波電路集成等問題。本發(fā)明提出的小型化雙阻帶微帶濾波器，包括正面部分、反面部分和輸入輸出端口，具體是正面部分由介質板[9]上方的微帶導帶[1]與T型缺陷微帶結構構成，該T型缺陷微帶結構是在微帶導帶[1]上蝕刻出的一個矩形空氣單元[2]中添加兩個垂直放置的導體帶[3，4]組合而成，其中導體帶[3]不與微帶導帶[1]接觸，導體帶[4]與微帶導帶 [1]接觸；反面部分由接地板單元[7]及U型缺陷地結構構成，該U型缺陷地結構是在接地單元[7]上蝕刻去U型結構，形成U型空氣單元[8]；第一輸入輸出端口 [5]外接信號源， 激勵信號經過T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構到達第二輸入輸出端口 W]，最后由該端口送達外部電路。所述小型化雙阻帶微帶濾波器的第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率應分別由T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構決定以滿足小型化需求。所述小型化雙阻帶微帶濾波器的第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率可以分別進行調節(jié)，具體為隨著T型缺陷微帶結構尺寸的增加，第一阻帶中心頻率將降低而第二阻帶中心頻率基本保持不變；隨著U型缺陷地結構尺寸的增加，第二阻帶中心頻率將降低而第一阻帶中心頻率基本保持不變。所述小型化雙阻帶微帶濾波器中的U型缺陷地結構應位于T型缺陷微帶結構的正下方，從而進一步實現(xiàn)小型化。本發(fā)明基于缺陷微帶結構和缺陷地結構的顯著阻帶和慢波效應特性實現(xiàn)的小型化雙阻帶微帶濾波器，充分利用了微帶導帶和接地板的空間，與傳統(tǒng)的雙阻帶微帶濾波器相比，可極大地減少整個器件的面積，具有更低的成本，更易于與超寬帶無線通信、高功率放大器等系統(tǒng)中其它平面微波電路集成。同時，該小型化濾波器的第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率可分別自由調節(jié)，為實際應用提供了很多便利。


圖1是本發(fā)明小型化雙阻帶微帶濾波器的總體結構示意圖。圖2是本發(fā)明小型化雙阻帶微帶濾波器的正面結構示意圖。圖3是本發(fā)明小型化雙阻帶微帶濾波器的背面結構示意圖。圖4是本發(fā)明小型化雙阻帶微帶濾波器仿真的頻率特性示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的小型化雙阻帶微帶濾波器，一個實施例的總體結構示意圖如圖1所示，包括正面部分、反面部分和輸入輸出端口。如圖2所示，本發(fā)明中的小型化雙阻帶微帶濾波器正面部分包括介質板[9]上方的微帶導帶[1]和T型缺陷微帶結構。該T型缺陷微帶結構是在微帶導帶[1]上蝕刻出的一個矩形空氣單元[2]中添加兩個垂直放置的導體帶[3，4]組合而成，其中導體帶[3]不與微帶導帶[1]接觸，導體帶[4]與微帶導帶[1]接觸。本實施例中，選用的介質板[9]介電常數(shù)為2. 55，厚度為1.5mm，微帶導帶[1]的寬度為4. 5mm以獲得50 Ω的特性阻抗；T型缺陷微帶結構矩形空氣單元[2]的長度和寬度為9. 5mm和3. 6mm，導體帶[3]的長度和寬度分別為1. 2mm和3. 2mm,導體帶[4]的長度和寬度分別為8. Imm和0. 6mm。如圖3所示，本發(fā)明中的小型化雙阻帶微帶濾波器反面部分包括接地板單元[7] 和U型缺陷地結構。其中U型缺陷地結構是在接地單元[7]上蝕刻去U型結構，形成U型空氣單元[8]。本實施例中，該U型缺陷地結構狹縫的寬度為0.3mm，沿著微帶導帶方向的長度為9mm，沿著微帶寬度方向的長度為3. 9mm。
本發(fā)明中小型化雙阻帶微帶濾波器的第一輸入輸出端口 [5]外接信號源，激勵信號經過T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構到達第二輸入輸出端口 [6]，最后由該端口送達外部電路。所述的小型化雙阻帶微帶濾波器，其第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率分別由T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構決定以滿足小型化需求。所述的小型化雙阻帶微帶濾波器第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率可以分別進行調節(jié)，具體為隨著T型缺陷微帶結構尺寸的增加，第一阻帶中心頻率將降低而第二阻帶中心頻率基本保持不變；隨著U型缺陷地結構尺寸的增加，第二阻帶中心頻率將降低而第一阻帶中心頻率基本保持不變。所述的小型化雙阻帶微帶濾波器，其U型缺陷地結構應位于T型缺陷微帶結構的正下方，從而進一步實現(xiàn)小型化。本發(fā)明該實施例的頻率特性如圖4所示，包括實線的S21 (傳輸系數(shù))參數(shù)和虛線的Sll (反射系數(shù))參數(shù)，其中橫坐標代表頻率分量，單位為GHz，縱坐標代表幅度變量，單位為dB。該實施例的第一阻帶中心頻率為3. 49GHz，該中心頻率干擾抑制度大于25dB，3dB阻帶為3. 22-3. 69GHz，可以抑制無線通信系統(tǒng)中的WiMAX(3. 3-3. 6GHz)干擾；第二阻帶中心頻率為5. 38GHz，該頻率干擾抑制度大于25dB，3dB阻帶為5. 02-5. 92GHz，可以抑制無線通信系統(tǒng)中的WLAN(5. 15-5. 825GHz)干擾。雖然在上述實施例的基礎上對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明并不局限于此，具有相關領域背景知識的人可以在此基礎上進行多種變形。例如，可以通過組合其它類型的缺陷微帶結構和其它類型的缺陷地結構來實現(xiàn)雙阻帶微帶濾波器，或者是利用級聯(lián)的T型缺陷微帶結構和級聯(lián)的缺陷地結構來實現(xiàn)具有更高干擾抑制度的雙阻帶微帶濾波器。因此，這些變形以及其它符合本發(fā)明的思想，都應屬于本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種小型化雙阻帶微帶濾波器，包括正面部分、反面部分和輸入輸出端口，其特征在于正面部分由介質板[9]上方的微帶導帶[1]與T型缺陷微帶結構構成，該T型缺陷微帶結構是在微帶導帶[1]上蝕刻出的一個矩形空氣單元[2]中添加兩個垂直放置的導體帶 [3,4]組合而成，其中導體帶[3]不與微帶導帶[1]接觸，導體帶[4]與微帶導帶[1]接觸； 反面部分由接地板單元[7]及U型缺陷地結構構成，該U型缺陷地結構是在接地單元[7] 上蝕刻去U型結構，形成U型空氣單元[8]；第一輸入輸出端口 [5]外接信號源，激勵信號經過T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構到達第二輸入輸出端口 [6]，最后由該端口送達外部電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型化雙阻帶微帶濾波器，其特征在于第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率分別由T型缺陷微帶結構和U型缺陷地結構決定以滿足小型化需求。
3.根據(jù)權利要求1所述的小型化雙阻帶微帶濾波器，其特征在于第一阻帶中心頻率和第二阻帶中心頻率可以分別進行調節(jié)，具體為隨著T型缺陷微帶結構尺寸的增加，第一阻帶中心頻率將降低；隨著U型缺陷地結構尺寸的增加，第二阻帶中心頻率將降低。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型化雙阻帶微帶濾波器，其特征在于U型缺陷地結構應位于T型缺陷微帶結構的正下方，從而進一步實現(xiàn)小型化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小型化雙阻帶微帶濾波器，屬于微波通信技術領域。該濾波器包括正面部分、反面部分和輸入輸出端口，其中正面部分由微帶導帶與T型缺陷微帶結構構成，反面部分由接地板單元與U型缺陷地結構構成。該濾波器可用于抑制無線通信系統(tǒng)中的雙頻干擾，其優(yōu)點在于充分利用了微帶導帶和接地單元的空間，有效減少了器件的面積，從而非常有利于和其它平面微波電路集成。同時，該濾波器還具有結構簡單、雙阻帶中心頻率可自由調節(jié)、易于實現(xiàn)等特點。
文檔編號H01P1/203GK102496755SQ20111040232
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權日2011年12月6日
發(fā)明者何偉, 寧煥生, 汪俊 申請人:北京航空航天大學