專利名稱：一種多層雙模雙通帶帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微波通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多層雙模雙通帶帶通濾波器。
背景技術(shù)：
隨著無線通信系統(tǒng)的高速發(fā)展，微波雙通帶或多通帶濾波器已受到了較大關(guān)注。雙模諧振器的一個(gè)諧振單元可以起到兩個(gè)諧振器的作用，這樣就可以大大減小電路的尺寸同時(shí)保證電路的性能不受到影響。目前，多種多樣的設(shè)計(jì)方法已被深入研究，已驗(yàn)證了多種雙模諧振器，比如，貼片諧振器、矩形環(huán)，和加載枝節(jié)的半波長(zhǎng)諧振器，這些諧振器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于雙通帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)中。在雙通帶濾波器的設(shè)計(jì)中，對(duì)兩個(gè)通帶的諧振頻率和耦合系數(shù)的獨(dú)立可控是一個(gè)難點(diǎn)。在以往的設(shè)計(jì)中，利用基波和諧波設(shè)計(jì)的雙通帶濾波器的方案一般無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)較近的通帶。利用兩組不同諧振頻率的諧振器設(shè)計(jì)雙通帶濾波器的方案則具有設(shè)計(jì)復(fù)雜而且尺寸大的缺陷。目前，尚缺少一種簡(jiǎn)單的耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)一種能獨(dú)立控制兩個(gè)通帶頻率和耦合系數(shù)的雙模雙通帶濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種多層雙模雙通帶帶通濾波器，擁有新型多層耦合結(jié)構(gòu)，能獨(dú)立控制兩個(gè)通帶，并大大減小了電路尺寸。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種多層雙模雙通帶帶通濾波器，包括層疊設(shè)置且相互連接的單面微波介質(zhì)基片和雙面微波介質(zhì)基片，所述雙面微波介質(zhì)基片面向所述單面微波介質(zhì)基片的金屬面為公共地且設(shè)置有多個(gè)空槽；所述單面微波介質(zhì)基片的金屬面上設(shè)置有第一貼片諧振器，所述第一貼片諧振器上設(shè)置有兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙；所述雙面微波介質(zhì)基片背向所述單面微波介質(zhì)基片的金屬面上設(shè)置有與所述第一貼片諧振器結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱分布的第二貼片諧振器，所述第一貼片諧振器的輸入/輸出端與所述第二貼片諧振器的輸出/輸入端垂直。優(yōu)選地，所述第一貼片諧振器和所述第二貼片諧振器為正方形。優(yōu)選地，所述多個(gè)空槽包括設(shè)置在公共地上對(duì)應(yīng)于所述第一貼片諧振器四個(gè)頂角的位置上的四個(gè)空槽。優(yōu)選地，所述四個(gè)空槽包括位于四個(gè)頂角中兩個(gè)對(duì)角的位置上的第一空槽，以及位于四個(gè)頂角中另外兩個(gè)對(duì)角的位置上的第二空槽。優(yōu)選地，所述多個(gè)空槽還包括設(shè)置在公共地上，對(duì)應(yīng)于所述第一貼片諧振器的輸入/輸出端和所述第二貼片諧振器的輸出/輸入端之間的位置上的一個(gè)第三空槽。優(yōu)選地，所述多個(gè)空槽均為正方形。優(yōu)選地，所述第一貼片諧振器和所述第二貼片諧振器的中心處均開設(shè)有相同的兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙。優(yōu)選地，所述單面微波介質(zhì)基片和雙面微波介質(zhì)基片具有相同的介電常數(shù)和厚度。優(yōu)選地，所述單面微波介質(zhì)基片和雙面微波介質(zhì)基片通過粘合介質(zhì)連接或者通過塑料螺絲固定連接。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，具有以下有益效果:本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器具有新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過改變正交的兩條縫隙的長(zhǎng)度，可分別控制兩個(gè)通帶頻率；通過改變公共地上兩對(duì)空槽的大小，可分別控制兩個(gè)通帶的耦合系數(shù)。利用新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立控制兩個(gè)通帶頻率和耦合系數(shù)。另外，在第一貼片諧振器輸入/輸出端和第二貼片諧振器輸入/輸出端之間的公共地上設(shè)置了一個(gè)第三空槽，實(shí)現(xiàn)源到負(fù)載耦合，在兩個(gè)通帶之間增加了一個(gè)額外的傳輸零點(diǎn)，提高通帶的選擇性。


圖1是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器的立體示意圖；圖2是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器中具有開槽結(jié)構(gòu)的貼片諧振器的電路圖；圖4是本發(fā)明的雙模雙通帶諧振器的模式A和模式B隨11和12變化趨勢(shì)示意圖；圖5A是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器實(shí)施例一中單面微波介質(zhì)基片的金屬面上的電路圖；圖5B是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器實(shí)施例一中雙面微波介質(zhì)基片的面向單面微波介質(zhì)基片的金屬面上的電路圖；圖5C是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器實(shí)施例一中雙面微波介質(zhì)基片的背向單面微波介質(zhì)基片的金屬面上的電路圖；圖6是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器的耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖7是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器的空槽邊長(zhǎng)dl與模式A和模式B的耦合系數(shù)關(guān)系圖；圖8是本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器的頻率響應(yīng)的曲線圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器100包括層疊設(shè)置且相互連接的單面微波介質(zhì)基片110和雙面微波介質(zhì)基片120。單面微波介質(zhì)基片110和雙面微波介質(zhì)基片120構(gòu)成多層電路板結(jié)構(gòu)，多層電路板包括頂層電路、中間層電路和底層電路。單面微波介質(zhì)基片110和雙面微波介質(zhì)基片120具有相同的介電常數(shù)和厚度，兩者可以通過多種方式連接，例如，通過粘合介質(zhì)連接、通過塑料螺絲固定連接等。單面微波介質(zhì)基片110的金屬面(即頂層電路)上設(shè)置有第一貼片諧振器111，第一貼片諧振器111上設(shè)置有兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙1111，兩條縫隙的長(zhǎng)度分別為21i和212，寬度均為W (參見圖3)。雙面微波介質(zhì)基片120面向單面微波介質(zhì)基片110的金屬面(即中間層電路)為公共地122且設(shè)置有多個(gè)空槽。雙面微波介質(zhì)基片120背向單面微波介質(zhì)基片110的金屬面(即底層電路)上設(shè)置有與第一貼片諧振器111結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱分布的第二貼片諧振器121，并且，第一貼片諧振器111的輸入/輸出端與第二貼片諧振器121的輸出/輸入端垂直。輸入/輸出端指的是該端口可以作為信號(hào)輸入端，也可以作為信號(hào)輸出端(由于本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器100具有對(duì)稱結(jié)構(gòu))，輸出/輸入端同理。其中，第二貼片諧振器121與第一貼片諧振器111的結(jié)構(gòu)相同指的是，在第二貼片諧振器121上設(shè)置有與第一貼片諧振器111上相同的兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙1111 (如圖5c所示)。如圖3所示，在本發(fā)明中，第一貼片諧振器111和第二貼片諧振器121為邊長(zhǎng)為a的正方形，第一貼片諧振器111和第二貼片諧振器121的中心處均開設(shè)有兩條正交的縫隙1111，且兩組正交的縫隙相同。兩條正交的縫隙1111的使用可增加電流的傳輸路徑，從而調(diào)節(jié)諧振頻率，使得濾波器尺寸減小。兩種模式正交分布在圖3虛線處。為了描述方便，將沿著虛線AA’分布的模式定義為模式A (MODE A)，將沿著虛線BB’分布的模式定義為模式B (MODE B)，通過調(diào)節(jié)圖3中I1和I2的長(zhǎng)度，可分別控制兩種模式的諧振頻率。兩種模式的諧振頻率隨I1和I2的長(zhǎng)度變化趨勢(shì)如圖4所示。在圖5A-5C中，實(shí)線所示部分為該電路上設(shè)置的元件，虛線表示在其他層電路上設(shè)置的元件在該電路上的對(duì)應(yīng)位置。參見圖5A-5C，在本發(fā)明中，多個(gè)空槽包括設(shè)置在公共地122上對(duì)應(yīng)于第一貼片諧振器111四個(gè)頂角的位置上的四個(gè)空槽。四個(gè)空槽包括位于四個(gè)頂角中兩個(gè)對(duì)角的位置上的第一空槽131，以及位于四個(gè)頂角中另外兩個(gè)對(duì)角的位置上的第二空槽132，這兩對(duì)空槽(兩個(gè)第一空槽131和兩個(gè)第二空槽132)分別用于控制兩個(gè)模式的耦合系數(shù)，第一空槽131與第二空槽132的大小可同也可不相同，形狀可以相同也可以不同。多個(gè)空槽還包括設(shè)置在公共地上對(duì)應(yīng)于第一貼片諧振器111的輸入/輸出端和第二貼片諧振器121的輸出/輸入端之間的位置上的一個(gè)第三空槽133。第一空槽131、第二空槽132以及第三空槽133可以為多種形狀，例如，圓形，橢圓形，長(zhǎng)方形，正方形等，附圖中均以正方形為例。在公共地122上對(duì)應(yīng)于第一貼片諧振器111四個(gè)頂角的位置上設(shè)置的四個(gè)空槽(兩個(gè)第一空槽131和兩個(gè)第二空槽132)，也就是設(shè)置在兩種模式下諧振器電流最大的位置，因此，可以通過控制第一空槽131和第二空槽132的尺寸大小，例如正方形的邊長(zhǎng)dl，來實(shí)現(xiàn)分別控制兩個(gè)模式的耦合系數(shù)。如圖7所示，當(dāng)增加第一空槽131的dl時(shí)模式A的耦合系數(shù)變大，同時(shí)模式B的耦合系數(shù)幾乎保持不變。同理，改變第二空槽132的大小，模式A的耦合系數(shù)不變。在公共地122上對(duì)應(yīng)于第一貼片諧振器111的輸入/輸出端和第二貼片諧振器121的輸出/輸入端之間的位置上設(shè)置一個(gè)第三空槽133，能夠在兩個(gè)通帶間增加一個(gè)額外的傳輸零點(diǎn)，在公共地122上設(shè)置第三空槽133可實(shí)現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)源到負(fù)載的耦合，該耦合方式的引入并沒有增加電路的尺寸。因此，本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)通帶的頻率和耦合系數(shù)的分別控制，這樣就解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法獨(dú)立控制兩個(gè)通帶頻率和耦合系數(shù)的問題。參見圖1-5C，為本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器是由兩個(gè)完全對(duì)稱的雙模諧振器(即第一貼片諧振器111和第二貼片諧振器121)所組成，其具有新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示，圖6中Ia和Ib為一個(gè)雙模諧振器，該雙模諧振器可以是第一貼片諧振器111，也可以是第二貼片諧振器121，其中，Ia為該雙模諧振器的模式A，Ib為該雙模諧振器的模式B。2A和2b為另一個(gè)雙模諧振器，2a為另一個(gè)雙模諧振器的模式A，2B為另一個(gè)雙模諧振器的模式B。使用軟件HFSS以及安捷倫E5071C網(wǎng)絡(luò)分析器對(duì)本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器進(jìn)行模擬和測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果如圖8所示，兩個(gè)通帶分別集中在頻率為1.85GHz和
2.45GHz處，輸入損耗的最小值分別為1.3dB和1.8dB,其中包括了 SMA頭連接器的損耗。本發(fā)明的多層雙模雙通帶帶通濾波器能夠測(cè)量到三個(gè)傳輸零點(diǎn)，三個(gè)傳輸零點(diǎn)分別位于頻率為1.2GHz,2.1GHz以及2.9GHz處，這大大提高了多層雙模雙通帶帶通濾波器的選擇性以及帶與帶之間的隔離性。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多層雙模雙通帶帶通濾波器，包括層疊設(shè)置且相互連接的單面微波介質(zhì)基片(110)和雙面微波介質(zhì)基片(120)，其特征在于，所述雙面微波介質(zhì)基片(120)面向所述單面微波介質(zhì)基片(110)的金屬面為公共地(122)且設(shè)置有多個(gè)空槽；所述單面微波介質(zhì)基片(110)的金屬面上設(shè)置有第一貼片諧振器(111)，所述第一貼片諧振器(111)上設(shè)置有兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙(1111);所述雙面微波介質(zhì)基片(120)背向所述單面微波介質(zhì)基片(110)的金屬面上設(shè)置有與所述第一貼片諧振器(111)結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱分布的第二貼片諧振器(121)，所述第一貼片諧振器(111)的輸入/輸出端與所述第二貼片諧振器(121)的輸出/輸入端垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述第一貼片諧振器(111)和所述第二貼片諧振器(121)為正方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述多個(gè)空槽包括設(shè)置在公共地(122)上對(duì)應(yīng)于所述第一貼片諧振器(111)四個(gè)頂角的位置上的四個(gè)空槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述四個(gè)空槽包括位于四個(gè)頂角中兩個(gè)對(duì)角的位置上的第一空槽(131)，以及位于四個(gè)頂角中另外兩個(gè)對(duì)角的位置上的第二空槽(132)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述多個(gè)空槽還包括設(shè)置在公共地(122)上，對(duì)應(yīng)于所述第一貼片諧振器(111)的輸入/輸出端和所述第二貼片諧振器(121)的輸出/輸入端之間的位置上的一個(gè)第三空槽(133)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述第一貼片諧振器(111)和所述第二貼片諧振器(121)的中心處各開設(shè)有相同的兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙(1111)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述單面微波介質(zhì)基片(110)和雙面微波介質(zhì)基片(120)具有相同的介電常數(shù)和厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層雙模雙通帶帶通濾波器，其特征在于，所述單面微波介質(zhì)基片(110)和雙面微波介質(zhì)基片(120)通過粘合介質(zhì)連接或者通過塑料螺絲固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多層雙模雙通帶帶通濾波器，包括三層電路結(jié)構(gòu)，由單面和雙面微波介質(zhì)基片組合而成，雙面微波介質(zhì)基片面向單面微波介質(zhì)基片的金屬面為公共地且設(shè)置有多個(gè)空槽；單面微波介質(zhì)基片的金屬面上設(shè)置有第一貼片諧振器，第一貼片諧振器上設(shè)置有兩條正交且長(zhǎng)度不相等的縫隙；雙面微波介質(zhì)基片背向所述單面微波介質(zhì)基片的金屬面上設(shè)置有與第一貼片諧振器結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱分布的第二貼片諧振器。貼片諧振器上的縫隙的長(zhǎng)度和公共地上的空槽的大小能夠分別控制兩個(gè)通帶的頻率和耦合系數(shù)。
文檔編號(hào)H01P1/20GK103199323SQ20131010824
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者陳建新, 邵川, 陸清源, 施金, 包志華 申請(qǐng)人:南通大學(xué)