專利名稱：基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微波濾波器，尤其涉及一種基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，將分形理論應用于濾波器設計實現(xiàn)帶通功能，屬于微波通訊設備技術領域。
背景技術：
微波濾波器是現(xiàn)代微波通信、電子對抗等系統(tǒng)必不可少的組成部分，同時也是最為重要、技術含量最高的微波無源器件。隨著現(xiàn)代通信電子技術的發(fā)展，雙頻帶濾波器日顯重要，因為雙頻濾波器可以使傳統(tǒng)電子設備實現(xiàn)更多的功能。為了提高通信容量和避免相鄰信道間的干擾，要求濾波器必須有良好的頻率選擇性和陡峭的帶外抑制；為了提高信噪比，要求通帶內(nèi)要有低的插入損耗；為了滿足現(xiàn)代通信終端的小型化趨勢，要求濾波器要有更小的體積與重量，有時濾波器大小甚至比性能更加重要。由于現(xiàn)在的微波應用系統(tǒng)越來越向小型化集成化發(fā)展，微波平面濾波器倍受青睞，濾波器的小型化越來越成為研究的熱點，在小型化的基礎上如何提高濾波器的性能成為濾波器研究的主要內(nèi)容。平面濾波器能夠滿足小型通信系統(tǒng)的需要。微帶貼片濾波器設計的基本思想是各種工作模式的選取。分形的概念是數(shù)學家曼德布羅特(B.B.Mandelbort)首先提出的。分形的原意是不規(guī)則的、支離破碎的意思，分形具有自相似性和空間填充性，利用其空間填充特性可以實現(xiàn)射頻電路的小型化。目前，分形理論和技術已經(jīng)在許多學科領域引起重視并被應用，在微波領域主要應用于天線，而將其應用于濾波器的報道還很少見。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中的缺陷，提出了一種基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，可以用單貼片諧振器實現(xiàn)多種濾波器包括多頻帶濾波器，克服微帶耦合結(jié)構(gòu)濾波器尺寸大、要求強耦合等缺點，使濾波器結(jié)構(gòu)簡單，體積更小，性能更好，實現(xiàn)濾波器的產(chǎn)業(yè)化。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器。在傳統(tǒng)諧振器的基礎上，采用等邊三角形貼片，應用分形思想設計。該濾波器正面部分的諧振器采用等邊三角形的貼片，貼片內(nèi)部設有分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)，分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)為一個或者兩個不同大小的等腰三角形缺陷微擾，分別為直達邊界的微擾和不直達邊界的微擾。可以通過改變分形微擾源的大小控制濾波器的工作頻率。輸入輸出饋線在一條水平線上，位于等邊三角形的底邊部位，與諧振器通過縫隙耦合產(chǎn)生濾波功能。分形技術可以使貼片諧振器原有諧振模式的諧振性能發(fā)生改變即某種或某些模式可能會發(fā)生分裂，某些模式的諧振點會彼此靠近，某些模式的諧振點會彼此分開更遠的距離，也有某些模式的諧振會被大大削弱甚至抑制掉，通過對分形微擾元的控制就可以達到本實用新型的目的。本實用新型的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，包括正面部分的金屬微帶線、反面部分的金屬鍍層、中間層的介質(zhì)板和輸入、輸出饋線，其特征是，正面部分的諧振器采用等邊三角形的貼片，所述貼片內(nèi)部設有分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)。所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)為三角形。所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)包含兩個不同大小的等腰三角形，兩個等腰三角形的垂線均位于所述貼片的等邊三角形的一條垂線上，其中一個等腰三角形的頂點與所述貼片的等邊三角形的一頂點重合，另一個等腰三角形的頂點位于與所述等邊三角形一頂點相對的邊上。所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)包含一等腰三角形，所述等腰三角形的垂線位于所述貼片的等邊三角形的一條垂線上，所述等腰三角形與所述等邊三角形不相交或重合。所述輸入、輸出饋線在一條直線上，所述直線與所述等邊三角形的一條垂線相垂直，所述直線與所述垂線的垂足所在的邊之間有一縫隙，與諧振器通過縫隙耦合，可以通過改變微擾的大小實現(xiàn)對濾波器工作頻率的控制。所述縫隙的寬度在0. Imm至0. 2mm之間。較佳的距離是0. 15mm。本發(fā)明的濾波器成軸對稱結(jié)構(gòu)。所述金屬微帶線和反面部分的金屬鍍層的材料采用金、銀或銅。兩種分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)具體做法為第一種微擾結(jié)構(gòu)在微波介質(zhì)基片上包括一個等邊三角形諧振器，50歐姆的輸入/輸出饋線；其中， 諧振器就是一個等邊三角形微帶貼片，在貼片一對稱軸上有兩個大小不同的等腰三角形缺陷微擾，50歐姆輸入/輸出饋線包括輸入饋線和輸出饋線。貼片內(nèi)部的分形三角形微擾 上面的三角形的頂點與等邊三角形貼片的頂點重合，下面的三角形的頂點正好在等邊三角形的底邊線上，也就是說，兩個分形微擾三角形正好處于打破等邊三角形邊界的臨界點上。第二種微擾結(jié)構(gòu)在微波介質(zhì)基片上包括一個等邊三角形諧振器以及50歐姆輸入/輸出饋線；其中，諧振器是一個等邊三角形貼片，在等邊三角形內(nèi)部有一個等腰三角形缺陷微擾，兩個三角形沿同一條對稱軸對稱，50歐姆輸入/輸出饋線包括輸入饋線和輸出饋線。諧振器內(nèi)部的分形微擾等腰三角形處于等邊三角形的內(nèi)部，等腰三角形的邊以及頂點都不與等邊三角形邊或頂點接觸。兩種微擾方法設計的濾波器采用的輸入/輸出饋線均為50歐姆微帶線，饋線都在靠近等邊三角形的底邊位置，不與諧振器相連，輸入/輸出饋線分布在對稱軸的兩側(cè)，兩條饋線間存在縫隙，整個濾波器均成軸對稱結(jié)構(gòu)。饋線與諧振器間均通過縫隙來耦合，通過改變貼片內(nèi)部缺陷三角形的底邊大小，均可以精細調(diào)節(jié)濾波器的工作頻率。本實用新型所達到的有益效果目前的貼片諧振器包括圓環(huán)形、方環(huán)形、圓貼片、方貼片等等結(jié)構(gòu)，但是甚少有人研究三角形貼片結(jié)構(gòu)，特別是等邊三角形貼片諧振器。將分形思想應用于濾波器的設計，特別是應用于等邊三角形貼片諧振器中，還是一個非常新穎的嘗試，本實用新型使用無規(guī)分形缺陷實現(xiàn)了可以工作在一個頻段和兩個頻段的帶通濾波器，具有重要理論和實際意義。本實用新型在傳統(tǒng)的貼片諧振器的基礎上，采用了新穎的等邊三角形貼片諧振器結(jié)構(gòu)，并首創(chuàng)使用直達邊界的分形缺陷微擾技術和一種不達邊界的分形微擾方法，成功設計出單通帶以及雙通帶濾波器，大大提高了三角形濾波器的性能。該濾波器只有一個貼片結(jié)構(gòu)，因此可以實現(xiàn)小型化，又因為一個濾波器也可以工作在兩個頻帶，也就是一個濾波器有傳統(tǒng)兩個濾波器的功能，等于又進一步減小了體積，并解決了傳統(tǒng)濾波器的輻射損耗大以及不能有效抑制高次諧波輸出的問題。這類新型的微帶帶通濾波器非常有希望在多種微波系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng)中得到推廣與應用。1.本實用新型是在傳統(tǒng)諧振器的基礎上，采用等邊三角形貼片，應用分形思想設計的。該濾波器的諧振器采用新穎的等邊三角形貼片結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的矩形、方形貼片相比可以節(jié)省一半左右的面積，也就相應減小了電路尺寸，符合現(xiàn)代通信系統(tǒng)小型化的發(fā)展要求。2.該濾波器有較小插入損耗，良好的帶外抑制能力，解決了三角形濾波器的高性能問題。3.該濾波器也可以產(chǎn)生兩個工作頻帶，等效于兩個傳統(tǒng)的單頻帶濾波器同時工作，也相當于進一步減小了體積，節(jié)省了空間。4.該濾波器幾何結(jié)構(gòu)非常簡單，微擾簡潔大方，全部利用微帶PCB工藝生產(chǎn)，成本低、易加工且能保證加工精度，可以適用標準化、規(guī)模化生產(chǎn)?？梢詰糜谛⌒突ㄐ旁O備。

[0028]圖1為本實用新型一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；[0029]圖2為圖1的實施例S11參數(shù)仿真結(jié)果；[0030]圖3為圖1的實施例S21參數(shù)仿真結(jié)果；[0031]圖4為圖1的實施例缺陷微擾大小變化時的對比波形；[0032]圖5為圖1的實施例諧振頻率隨微擾大小變化的曲線；[0033]圖6為圖1的實施例測試結(jié)果與仿真結(jié)果對照圖；[0034]圖7為圖1的實施例品質(zhì)因數(shù)曲線；[0035]圖8為本實用新型的另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；[0036]圖9為圖8的實施例S11參數(shù)仿真結(jié)果；[0037]圖10為圖8的實施例S21參數(shù)仿真結(jié)果；[0038]圖11為圖8的實施例的有分形缺陷微擾與不做任何微擾的對比波形[0039]圖12為圖8的實施例測試結(jié)果與仿真結(jié)果對照圖。[0040]圖中，1、諧振器，2、微擾結(jié)構(gòu)，3、輸入饋線，4、輸出饋線。
具體實施方式
下面用單通帶和雙通帶的兩個實施例對本實用新型進行詳細的說明，兩實施例均在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程， 但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例ι和實施例2。該濾波器體積小巧、制作簡單、成本低廉、便于平面電路集成，應用分形缺陷大大提高了濾波器的性能，可以推廣使用到多種小型的微波系統(tǒng)中。實施例1如圖1所示，本濾波器包括正面部分的金屬微帶線，金屬微帶線包括等邊三角形諧振器1、輸入饋線3和輸出饋線4。等邊三角形諧振器1內(nèi)部為三角形缺陷微擾結(jié)構(gòu)2。三角形缺陷微擾結(jié)構(gòu)2采用分形微擾三角形，為兩個大小不同的等腰三角形。由三角形分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)的大小來控制濾波器的工作頻率和傳輸零點的位置。帶通濾波器的具體尺寸為，L1=^mm,L2=15mm, L3=4mm, L4=5. 5mm, ^=12. 99， h2=8. 09mm, h3=4. 9mm, h4=3. 3mm, s=0. 2mm, d=l. 2mm,如圖 1 所示。圖 2 禾Π 圖 3 是濾波器 S 參數(shù)的仿真結(jié)果，通過調(diào)節(jié)輸入、輸出饋線與諧振器的間距可以控制耦合的強弱。圖4和圖5 表明通過改變兩個等腰三角形缺陷底邊的大小，可以改變?yōu)V波器的工作頻率，圖4是濾波器的頻率響應仿真結(jié)果，圖5是諧振器的諧振頻率仿真結(jié)果。品質(zhì)因數(shù)是設計濾波器需要考慮的一個非常重要的參數(shù)，采用本實用新型的結(jié)構(gòu)的濾波器具有較高的品質(zhì)因數(shù)，如圖7 所示。圖6是本實用新型的結(jié)構(gòu)的濾波器的仿真結(jié)果與加工樣品實際測量結(jié)果的對比。實施例2如圖8所示，本濾波器包括正面部分的金屬微帶線，金屬微帶線包括等邊三角形諧振器1、輸入饋線3和輸出饋線4。等邊三角形諧振器1內(nèi)部為三角形缺陷微擾結(jié)構(gòu)2。 三角形缺陷微擾結(jié)構(gòu)2為一等腰三角形，可由等腰三角形分形缺陷的大小來控制濾波器的工作頻率和傳輸零點的位置。帶通濾波器的具體尺寸為=L1=^mm,L2=15mm, L3=9mm, L4=5. 5mm, ^=12. 99mm, h2=7. 8謹，h3=l. 5謹，s=0. 2謹，d=l. 2謹。通過調(diào)節(jié)輸入/輸出饋線與諧振器的間距可以調(diào)節(jié)耦合能量。圖9和圖10為濾波器S參數(shù)的仿真結(jié)果。圖11顯示通過改變貼片內(nèi)部微擾三角形的大小，可以改變?yōu)V波器的工作頻率和性能。圖12是本實用新型的結(jié)構(gòu)的濾波器的仿真結(jié)果與加工樣品實際測量結(jié)果的對比。以上所述僅是本實用新型的部分實施方式，應當指出，對于本技術領域的技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，包括正面部分的金屬微帶線、反面部分的金屬鍍層、中間層的介質(zhì)板和輸入、輸出饋線，其特征是，正面部分的諧振器采用等邊三角形的貼片，所述貼片內(nèi)部設有分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)為三角形。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)包含兩個不同大小的等腰三角形，兩個等腰三角形的垂線均位于所述貼片的等邊三角形的一條垂線上，其中一個等腰三角形的頂點與所述貼片的等邊三角形的一頂點重合，另一個等腰三角形的頂點位于與所述等邊三角形一頂點相對的邊上。
4.根據(jù)權利要求2所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)包含一等腰三角形，所述等腰三角形的垂線位于所述貼片的等邊三角形的一條垂線上，所述等腰三角形與所述等邊三角形不相交或重合。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述輸入、輸出饋線在一條直線上，所述直線與所述等邊三角形的一條垂線相垂直， 所述直線與所述垂線的垂足所在的邊之間有一縫隙。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述縫隙的寬度在0. Imm至0. 2mm之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，濾波器成軸對稱結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權利要求1所述的基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，其特征是，所述金屬微帶線和反面部分的金屬鍍層的材料采用金、銀或銅。
專利摘要本實用新型涉及一種基于分形缺陷結(jié)構(gòu)的等邊三角形微帶帶通濾波器，屬于微波通訊設備技術領域。該濾波器正面部分的諧振器采用等邊三角形的貼片，貼片內(nèi)部設有分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)，分形缺陷微擾結(jié)構(gòu)為一個或者兩個不同大小的等腰三角形缺陷微擾，分別為直達邊界的微擾和不直達邊界的微擾?？梢酝ㄟ^改變分形微擾源的大小控制濾波器的工作頻率。輸入輸出饋線在一條水平線上，位于等邊三角形的底邊部位，與諧振器通過縫隙耦合產(chǎn)生濾波功能。本實用新型比傳統(tǒng)矩形貼片濾波器節(jié)省50%左右的空間，并有很好的實際效果。分形缺陷大大提高了濾波器的性能，并且因為幾何結(jié)構(gòu)簡單、饋線簡潔、易加工等優(yōu)勢，可以規(guī)?；a(chǎn)并廣泛應用于小型化的射頻通信系統(tǒng)中。
文檔編號H01P1/212GK202034472SQ20112015643
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權日2011年5月17日
發(fā)明者祖霄鵬, 肖建康 申請人:河海大學常州校區(qū)