專利名稱：一種雙頻帶微波濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種短路枝節(jié)加載的階梯阻抗雙頻帶微波濾波器，屬于毫米波與微波器件的設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微波濾波器被廣泛應(yīng)用于微波通信、雷達(dá)導(dǎo)航、電子對抗、導(dǎo)彈制導(dǎo)、測試儀表等系統(tǒng)中，是微波和毫米波系統(tǒng)中不可缺少的器件，其性能的優(yōu)劣往往會直接影響整個通信系統(tǒng)的性能[1]?，F(xiàn)代信息社會中單頻段通信系統(tǒng)已顯得陳舊，不能很好地滿足無線通信的需求。 隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，單頻段通信系統(tǒng)越來越顯示出它的局限性。特別是無線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，促進(jìn)了許多科研機構(gòu)和學(xué)者轉(zhuǎn)而從事雙頻帶及多頻段通信系統(tǒng)相關(guān)方面的研究。為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎(chǔ)設(shè)備資源，在通信系統(tǒng)中設(shè)置能同時工作的多個通信頻段，有效途徑之一就是研究和開發(fā)高性能的雙頻帶微波濾波器。濾波器作為現(xiàn)代通信設(shè)備中不可缺少的關(guān)鍵器件之一，它能有效地濾除各種無用信號及噪聲信號，降低各通信頻道間的信號干擾，從而保障通信設(shè)備的正常工作，實現(xiàn)高質(zhì)量的通信，進(jìn)而達(dá)到頻譜資源的有效利用。現(xiàn)代通信的快速發(fā)展需要有效利用越來越多的頻率信道，為了減小通信電路設(shè)備體積和重量，雙頻帶器件的研究越來越引起重視。因此，對雙頻帶濾波器的研究具有重要的意義和實用價值。無線通信中雙頻帶濾波器的常用設(shè)計方法主要有1.濾波器級聯(lián)[2]將一個帶通濾波器和一個帶阻濾波器進(jìn)行級聯(lián)，通過調(diào)節(jié)實現(xiàn)雙頻效果，但將會增大濾波器的體積和附加損耗。2.耦合諧振濾波器[3] [4]通過將兩個諧振器共用同一個輸入輸出端口實現(xiàn)雙頻帶濾波器，每個諧振器獨立調(diào)節(jié)各自通帶，但該結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。3.階梯阻抗濾波器[5]利用耦合諧振濾波器的寄生通帶來實現(xiàn)雙頻濾波器。階梯阻抗的諧振頻率可以通過改變階梯阻抗的電抗比和電長度來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方便，結(jié)構(gòu)緊湊，但濾波器的性能仍需要改善。參考文獻(xiàn)[1]甘本拔，吳萬春.現(xiàn)代微波濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計.北京科學(xué)出版社，1974。[2] Tsaij L. -C. , and Husej C. -W. ;Dual-band bandpass Iters using equal-length coupled-serial-shunted lines and Z-transform techniques' ， IEEE Trans. Microw. Theory Tech. , 2004，52，(4)，pp. 1111-1117。[3] Jung-Woo Baikj Lei Zhu and Young-Sik Kim: iDual-Mode Dual-Band Bandpass Filter Using Balun Structure for Single Substrate Con guration\ IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2010, 20(1)， pp. 613—615。[4] Hong-wei Deng, Yong-jiu Zhao, Lu Zhang, Xue—shun Zhang, Wei Zhao,A Dual-Band BPF with DSIR and TSIR. Electronics Letters. 2010，46(17)，pp. 1205-1206。[5] Chu, Q. -X. , and Chen, F. -C. : ‘k compact dual-band bandpass Iter using meandering stepped impedance resonators' , IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2008，18，(5)，pp. 320 — 322。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是為實現(xiàn)濾波器結(jié)構(gòu)的小型化，提高濾波器性能，降低加工成本，提供了一種涉及毫米波與微波器件的短路枝節(jié)加載的階梯阻抗雙頻帶微波濾波器。本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案一種雙頻帶微波濾波器，包括介質(zhì)基片、第一金屬貼片、第二金屬貼片，所述兩個金屬貼片分別包覆在介質(zhì)基片的上、下表面，所述第一金屬貼片包括金屬片、輸入端口和輸出端口，所述金屬片由一段對稱彎曲的階梯阻抗線上加載兩段對稱的短路支節(jié)構(gòu)成，在兩段短路支節(jié)的兩端分別設(shè)置有兩個金屬化通孔；所述第二金屬貼片上設(shè)置有與第一金屬貼片相對應(yīng)的金屬化通孔，所述第一金屬貼片與第二金屬貼片通過金屬化通孔相連接。進(jìn)一步的，本實用新型的一種雙頻帶微波濾波器，輸入端口和輸出端口均采用50 歐姆微帶線外接對稱放置的L型微帶結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，本實用新型的一種雙頻帶微波濾波器，所述兩段短路支節(jié)分別設(shè)置于對稱彎曲的階梯阻抗線的中軸段的兩端。本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果1、高性能；該濾波器的輸入端口和輸出端口均采用50歐姆微帶線外接對稱放置的L型微帶結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)容性源與負(fù)載耦合，并且在階梯阻抗上加載了兩個短路枝節(jié)，使得在兩個通帶周圍產(chǎn)生了 5個傳輸零點，增強了帶外抑制，提高了濾波器性能。2、低成本；該濾波器結(jié)構(gòu)僅由單層介質(zhì)板外加上、下兩層金屬敷層和兩個通孔構(gòu)成，所以可以采用目前非常成熟的單層印刷電路板(PCB)生產(chǎn)工藝來生產(chǎn)，再加上其小型化的特點，整個板材尺寸更小，加工成本十分低廉。3、尺寸小；該結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)雙頻帶濾波器時使用的是階梯阻抗諧振器，基于階梯阻抗諧振器的濾波器具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的優(yōu)點，并且本實用新型在實現(xiàn)雙頻通帶時僅使用了一個諧振器，在滿足同樣的條件時，結(jié)構(gòu)更加簡潔緊湊，尺寸更小。4、設(shè)計過程更為簡潔方便；該濾波器是在階梯阻抗之間加載了兩個短路枝節(jié)實現(xiàn)的，兩個通帶的頻率可以通過階梯阻抗簡單調(diào)節(jié)，使用奇偶模法分析，大大方便了濾波器頻帶的設(shè)計。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)的仰視圖。[0029]圖4是本實用新型的濾波器傳輸系數(shù)S21對比曲線圖。圖5是本實用新型的濾波器反射系數(shù)S11對比曲線圖。附圖中標(biāo)號解釋1-介質(zhì)基片，2-第二金屬貼片，3-第一金屬貼片，4-輸入端口， 5-輸出端口，6-金屬片，7-階梯阻抗線，8-短路支節(jié)，9-金屬化通孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明如圖1所示，本實用新型的雙頻帶濾波器的第一金屬貼片3，由金屬片6、輸入端口 4和輸出端口 5組成，其中金屬片6由一段階梯阻抗線7上對稱加載兩段短路支節(jié)8構(gòu)成， 在兩段短路支節(jié)8的兩端分別設(shè)置有兩個金屬化通孔9。為減小體積，階梯阻抗線對稱彎
曲ο作為本實用新型的優(yōu)選實施，輸入端口 4和輸出端口 5均采用50歐姆微帶線外接對稱放置的L型微帶結(jié)構(gòu)。兩段短路支節(jié)分別設(shè)置于對稱彎曲的階梯阻抗線的中軸段的兩端如圖2所示，本實用新型的雙頻帶濾波器的結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)基片1、第一金屬貼片3、 第二金屬貼片2，兩個金屬貼片分別包覆在介質(zhì)基片的兩面。如圖3所示，與第一金屬貼片相對應(yīng)，第二金屬貼片上面也設(shè)置兩個的金屬化通孔，第一金屬貼片與第二金屬貼片通過金屬化通孔相連接。本實用新型的濾波器在通信時的工作過程如下信號通過輸入端口 4對金屬片6 進(jìn)行饋電，最后由輸出端口 5輸出。該諧振器可在通帶范圍內(nèi)產(chǎn)生四個諧振模式，前兩個模式構(gòu)成第一通帶，后兩個產(chǎn)生第二通帶，并且可以被諧振器的不同尺寸參數(shù)方便調(diào)節(jié)。當(dāng)加以適當(dāng)?shù)脑磁c負(fù)載耦合，僅使用一個諧振器即可構(gòu)成雙頻帶微波濾波器。如圖4和圖5所示，顯示傳輸曲線在工作頻帶內(nèi)的仿真與測試數(shù)據(jù)對比。兩個頻帶分別位于1. 57GHz和5. 35GHz,帶內(nèi)插入損耗在0. 5分貝士0. 1分貝，回波損耗都在18 分貝以下；同時測試與仿真吻合的很好。
權(quán)利要求1.一種雙頻帶微波濾波器，包括介質(zhì)基片、第一金屬貼片、第二金屬貼片，所述兩個金屬貼片分別包覆在介質(zhì)基片的上、下表面，其特征在于所述第一金屬貼片包括金屬片、輸入端口和輸出端口，所述金屬片由一段對稱彎曲的階梯阻抗線上加載兩段對稱的短路支節(jié)構(gòu)成，在兩段短路支節(jié)的兩端分別設(shè)置有兩個金屬化通孔；所述第二金屬貼片上設(shè)置有與第一金屬貼片相對應(yīng)的金屬化通孔，所述第一金屬貼片與第二金屬貼片通過金屬化通孔相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶微波濾波器，其特征在于輸入端口和輸出端口均采用50歐姆微帶線外接對稱放置的L型微帶結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙頻帶微波濾波器，其特征在于所述兩段短路支節(jié)分別設(shè)置于對稱彎曲的階梯阻抗線的中軸段的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種雙頻帶微波濾波器，包括介質(zhì)基片、第一金屬貼片、第二金屬貼片，所述兩個金屬貼片分別包覆在介質(zhì)基片的上、下表面，第一金屬貼片包括金屬片(6)、輸入端口(4)和輸出端口(5)，在金屬片(6)的階梯阻抗線上加載兩個短路支節(jié)，兩個短路支節(jié)的末端設(shè)置有兩個金屬化通孔(9)；第二金屬貼片上設(shè)置有與第一金屬貼片相對應(yīng)的金屬化通孔，第一金屬貼片與第二金屬貼片通過金屬化通孔相連接。本實用新型通過在階梯阻抗線上加載兩個短路支節(jié)，并且在輸入端和輸出端加入源與負(fù)載耦合，僅用一個諧振器實現(xiàn)了一個雙頻帶濾波器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、低成本、高性能的特點。
文檔編號H01P1/203GK202308232SQ20112040307
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者劉偉, 張學(xué)順, 王志德, 謝中山, 趙永久, 陳雯 申請人:南京航空航天大學(xué)