專利名稱：微帶低通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波和毫米波器件領(lǐng)域，具體涉及一種用于微波集成電路中印刷平板微帶低通濾波器。
背景技術(shù)：
在通信系統(tǒng)中，用于抑制諧波和雜波信號的低通濾波器是無線通信系統(tǒng)中的重要部件之一。傳統(tǒng)微帶濾波器由于存在尺寸較大、阻帶較窄、綜合特性較差等問題，不能滿 足現(xiàn)代無線通信快速發(fā)展的要求。自從1999年J. I. Park和Kim等人提出了缺陷地結(jié)構(gòu)(Defected Ground Structure, DGS)以來，DGS結(jié)構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于低通、帶阻、帶通等的微波毫米波電路濾波器的設(shè)計(jì)中，并發(fā)揮了一定的效果。但是，由于DGS結(jié)構(gòu)是在電路背面的接地板上刻蝕缺陷圖案，改變了金屬接地板的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致能量泄漏和安裝時需要特制的屏蔽盒子等問題。目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出許多微帶諧振器結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)高性能的濾波器，這種方法只需在頂層作相應(yīng)的蝕刻就可以達(dá)到很好的濾波效果，同時克服了 DGS結(jié)構(gòu)能量從背面泄露和不易安裝集成的問題。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，2012年3月M Milad在Microwave & RF (微波與射頻)，第51 卷第3期發(fā)表的“UWB Lowpass Filter Features Wide Stopband(具有寬阻帶特性的超寬帶低通濾波器)”，該文詳細(xì)地介紹了采用微帶諧振器結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高性能的微帶低通濾波器。M. Milad提出的微帶低通濾波器結(jié)構(gòu)如圖I所示，該微帶低通濾波器包括有介質(zhì)基板I、介質(zhì)基板上表面的蝕刻電路層2和介質(zhì)基板下表面的接地金屬層3,蝕刻電路層2具有50歐姆匹配線4、高阻抗線5和新型折疊式階躍阻抗諧振器，該微帶低通濾波器雖然實(shí)現(xiàn)了 138. 02 %的寬的相對阻帶帶寬，其不足之處是外形尺寸較大，具體尺寸為1.05% X0. 24 % (20. 9mmX 4. 8mm), %是截止頻率的導(dǎo)波波長，說明這種新型折疊式階躍阻抗諧振器不能有效改進(jìn)濾波器的結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)不夠緊湊，外形尺寸大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、阻帶抑制寬度加寬、易于與其他電路兼容的微帶低通濾波器。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有介質(zhì)基板、介質(zhì)基板上表面的蝕刻電路層和介質(zhì)基板下表面的接地金屬層，所述蝕刻電路層具有50歐姆匹配線、高阻抗線和兩對諧振器，所述諧振器為風(fēng)車葉片形諧振器，每個風(fēng)車葉片形諧振器刻有均勻分布的均等縫隙，兩對諧振器的尺寸不同。由于風(fēng)車葉片形諧振器刻有均等縫隙，使得流經(jīng)風(fēng)車葉片形諧振器的電流路徑長度變長，從而導(dǎo)致諧振頻率的降低，濾波器尺寸結(jié)構(gòu)可以做得更加緊湊；由于兩對不同大小的風(fēng)車葉片形諧振器具有不同的諧振頻率，通過相互級聯(lián)的方式可以實(shí)現(xiàn)阻帶的有效相互抑制，因此增加了阻帶抑制的寬度。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)減小了微帶低通濾波器的尺寸，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，阻帶抑制寬度寬，克服了 DGS結(jié)構(gòu)濾波器背面能量泄漏的缺點(diǎn)，單面結(jié)構(gòu)，易于與其他微波電路集成，并且設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡潔，易于加工實(shí)現(xiàn)。


本發(fā)明的

如下
圖I為背景技術(shù)的微帶低通濾波器結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明的平面 圖4為本發(fā)明一個實(shí)施例的實(shí)測數(shù)據(jù)圖。圖中1.介質(zhì)基板；2.蝕刻電路層；3.接地金屬層；4. 50歐姆匹配線；5.高阻抗線；6.風(fēng)車葉片形諧振器；7.均等縫隙；61.大的一對風(fēng)車葉片形諧振器；62.小的一對風(fēng)車葉片形諧振器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明
如圖2所示，本發(fā)明包括有介質(zhì)基板I、介質(zhì)基板上表面的蝕刻電路層2和介質(zhì)基板下表面的接地金屬層3，所述蝕刻電路層2具有50歐姆匹配線4、高阻抗線5和兩對風(fēng)車葉片形諧振器6，每個風(fēng)車葉片形諧振器6刻有均勻分布的均等縫隙7，兩對風(fēng)車葉片形諧振器6的尺寸不同。由于風(fēng)車葉片形諧振器6刻有均等縫隙7，使得流經(jīng)風(fēng)車葉片形諧振器6的電流路徑長度變長，從而導(dǎo)致諧振頻率的降低，濾波器尺寸結(jié)構(gòu)可以做得更加緊湊，減小了尺寸結(jié)構(gòu)；由于不同大小的風(fēng)車葉片形諧振器6具有不同的諧振頻率，通過相互級聯(lián)的方式可以實(shí)現(xiàn)阻帶的有效相互抑制，因此增加了阻帶抑制的寬度。
如圖3所示，由于刻有均等縫隙7，使得電流路徑變長。均等縫隙7的長度越長，風(fēng)車葉片形諧振器6的諧振點(diǎn)頻率就越低；均等縫隙7的寬度越寬，風(fēng)車葉片形諧振器6的諧振點(diǎn)頻率也越低；均等縫隙7的位置對諧振點(diǎn)頻率也有影響，均等縫隙7越向中間聚攏，諧振點(diǎn)頻率就越低。所以，通過調(diào)節(jié)均等縫隙7的長度、寬度以及位置，可以用來調(diào)節(jié)諧振器的諧振頻率。所謂均等縫隙7是指縫隙的長度、寬度都相等。圖3中，風(fēng)車葉片形諧振器6的兩個諧振器頭各有4個風(fēng)車葉片，當(dāng)然也可以有其他數(shù)量的風(fēng)車葉片。應(yīng)用本發(fā)明，首先依據(jù)濾波器的截止頻率，在確定截止頻率后，選取諧振點(diǎn)在低頻處的大的一對風(fēng)車葉片形諧振器61尺寸，用來實(shí)現(xiàn)截止頻率處的頻率特性；然后根據(jù)阻帶寬度的具體要求，以與大的一對風(fēng)車葉片形諧振器61尺寸成比例的方式來選取用于抑制高頻阻帶處的小的一對風(fēng)車葉片形諧振器62，設(shè)計(jì)的濾波器可以通過調(diào)節(jié)均等縫隙7的長度、寬度以及位置來優(yōu)化濾波器整體性能。實(shí)施例
一個截止頻率為1.7GHz的微帶低通濾波器，風(fēng)車葉片形諧振器6的兩個諧振器頭各有4個風(fēng)車葉片，大的一對風(fēng)車葉片形諧振器61的諧振器頭邊長為5. 6mm,諧振器柄長為4. 42mm,小的一對風(fēng)車葉片形諧振器62尺寸與大的一對風(fēng)車葉片形諧振器61的比例為
I.93 ;大的一對風(fēng)車葉片形諧振器61均等縫隙7的長和寬分別為2. 89mm和I. 18mm。本微帶低通濾波器尺寸大小為O. 19 % X0. 24 (15. 62mmX20mm)，是截止頻率的導(dǎo)波波長，與上述引用的由M. Milad發(fā)表的寬阻帶微帶低通濾波器的參考文獻(xiàn)相比，本發(fā)明不但在阻帶抑制寬度上有所增加，而且在尺寸上減小了 82 %。圖4為上述實(shí)施例的實(shí)測數(shù)據(jù)圖，S21為插入損耗參數(shù)，S11為回波損耗參數(shù)。實(shí)測結(jié)果由安利矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀37369D完成。如圖4所示，本實(shí)施例的-3dB截止頻率為 I. 7GHz，-20dB阻帶抑制從2. 09GHz到12. 36GHz，即具有142 %寬的阻帶寬度。
權(quán)利要求
1.微帶低通濾波器，包括有介質(zhì)基板(I)、介質(zhì)基板上表面的蝕刻電路層(2)和介質(zhì)基板下表面的接地金屬層(3)，所述蝕刻電路層(2)具有50歐姆匹配線(4)、高阻抗線(5)和兩對諧振器，其特征在于所述諧振器為風(fēng)車葉片形諧振器￠)，每個風(fēng)車葉片形諧振器(6)刻有均勻分布的均等縫隙(7)，兩對風(fēng)車葉片形諧振器(6)的尺寸不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微帶低通濾波器，其特征在于所述風(fēng)車葉片形諧振器(6)的兩個諧振器頭各有4個風(fēng)車葉片，大的一對風(fēng)車葉片形諧振器(61)的諧振器頭邊長為5.6mm，諧振器柄長為4. 42mm，小的一對風(fēng)車葉片形諧振器(62)尺寸與大的一對風(fēng)車葉片形諧振器(61)的比例為I. 93，大的一對風(fēng)車葉片形諧振器(61)均等縫隙(7)的長和寬分別為 2. 89mm 和 I. 18mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于微波集成電路中印刷平板微帶低通濾波器。它包括有介質(zhì)基板(1)、介質(zhì)基板上表面的蝕刻電路層(2)和介質(zhì)基板下表面的接地金屬層(3)，所述蝕刻電路層(2)具有50歐姆匹配線(4)、高阻抗線(5)和兩對諧振器，所述諧振器為風(fēng)車葉片形諧振器(6)，每個風(fēng)車葉片形諧振器(6)刻有均勻分布的均等縫隙(7)，兩對風(fēng)車葉片形諧振器(6)的尺寸不同。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)微帶低通濾波器的尺寸更加小緊湊，阻帶抑制度好，易于集成，適用于射頻微波通信。
文檔編號H01P1/203GK102800907SQ20121027228
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月2日
發(fā)明者曹海林, 應(yīng)偉兵, 李豪, 何思佳, 管偉, 尚帥, 楊力生, 陳世勇 申請人:重慶大學(xué)