一種小型化超寬帶濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小型化超寬帶濾波器，該超寬帶濾波器采用微帶形式實(shí)現(xiàn)，包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中，微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上。頂層微帶電路部分包括：輸入/輸出抽頭、螺旋結(jié)構(gòu)的小型化超寬帶濾波器、T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)。螺旋結(jié)構(gòu)的小型化超寬帶濾波器采用兩個相互嵌套的螺旋結(jié)構(gòu)在內(nèi)部相連、另一端口短接的方式實(shí)現(xiàn)。為了提高阻帶抑制特性，利用T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)將兩個螺旋結(jié)構(gòu)的小型化超寬帶濾波器級聯(lián)。所提出的濾波器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，便于微波電路集成。
【專利說明】一種小型化超寬帶濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微帶濾波器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種小型化超寬帶濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002]濾波器是無線通信系統(tǒng)中用于抑制干擾信號不可或缺的重要無源器件。隨著無線通信的快速發(fā)展，對于通信信道容量的要求與日俱增，需要使用寬帶信號處理的寬帶濾波器來提高整個系統(tǒng)的信道容量。超寬帶技術(shù)作為新型的無線通信技術(shù)，解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題。
[0003]隨著超寬帶技術(shù)的快速發(fā)展，需要使用具有超寬帶信號處理能力的超寬帶濾波器來提高整個系統(tǒng)的信道容量。超寬帶覆蓋了 3.lGHz-10.6GHz的頻帶寬度，具有較高的設(shè)計難度。
[0004]目前實(shí)現(xiàn)超寬帶濾波器的方法多種多樣，為了實(shí)現(xiàn)如此寬的帶寬一般需要很強(qiáng)的耦合，所以目前實(shí)現(xiàn)的大多超寬帶濾波器采用的基板有較大介電常數(shù)或厚度較高，這對于微波應(yīng)用會帶來較大的信號延遲。而采用級聯(lián)1/4波長諧振器的帶通濾波器又具有較大的尺寸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種小型化超寬帶濾波器，以解決級聯(lián)1/4波長諧振器的帶通濾波器尺寸較大的問題。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種小型化超寬帶濾波器，該超寬帶濾波器采用微帶形式實(shí)現(xiàn)，包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中，微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上。
[0009]上述方案中，所述頂層微帶電路包括:
[0010]多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元，其中每個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元均包括:
[0011]兩段關(guān)于中心奇對稱的相互嵌套的螺旋傳輸線(1、2)，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元中心的兩個端點(diǎn)通過中間傳輸線5連接，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元邊緣部分的兩個端點(diǎn)通過通孔接地；
[0012]T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)，連接于兩個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元之間，使多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元串聯(lián)；以及
[0013]輸入抽頭11和輸出抽頭12，分別連接于串聯(lián)連接的多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元中起始超寬帶濾波器單元和末端超寬帶濾波器單元。
[0014]上述方案中，所述兩段螺旋型傳輸線(1、2)及中間傳輸線5采用階梯阻抗傳輸線實(shí)現(xiàn)。
[0015]上述方案中，所述T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)包括第一低阻抗直連傳輸線8、第二低阻抗直連傳輸線9和短路線10，短路線10連接于第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9的結(jié)合處，三者位于同一平面，且第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9關(guān)于短路線10對稱。
[0016]上述方案中，所述第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9的特征阻抗均在50-60歐姆之間。
[0017]上述方案中，所述輸入抽頭11和輸出抽頭12為特征阻抗50歐姆的傳輸線。
[0018]上述方案中，所述輸入抽頭11與起始超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接，所述輸出抽頭12與末端超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接。
[0019]上述方案中，所述微帶基片的相對介電常數(shù)1-100，厚度為0.05_5mm。
[0020](三)有益效果
[0021]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]1、本發(fā)明提供的這種小型化超寬帶濾波器，采用螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元，大大降低了濾波器尺寸。
[0023]2、本發(fā)明提供的這種小型化超寬帶濾波器，通過T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)濾波器單元，結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)節(jié)，可靠性高。
[0024]3、本發(fā)明提供的這種小型化超寬帶濾波器，對基板要求低，可采用較薄和介電常數(shù)低的基板。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的小型化超寬帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2是圖1中螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3 (a)和圖3 (b)是對圖1所示的小型化超寬帶濾波器進(jìn)行仿真測試的結(jié)果示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明提供的這種小型化超寬帶濾波器，采用微帶形式實(shí)現(xiàn)，包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中，微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上。微帶基片的相對介電常數(shù)1-100，厚度為0.05-5mm。
[0030]其中，頂層微帶電路包括多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元、連接于兩個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元之間的T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)、輸入抽頭11和輸出抽頭12。
[0031]在多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元中，每個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元均包括:兩段關(guān)于中心奇對稱的相互嵌套的螺旋傳輸線(1、2)，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元中心的兩個端點(diǎn)通過中間傳輸線5連接，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元邊緣部分的兩個端點(diǎn)通過通孔接地。兩段螺旋型傳輸線(1、2)及中間傳輸線5采用階梯阻抗傳輸線實(shí)現(xiàn)。
[0032]T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)，連接于兩個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元之間，使多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元串聯(lián)，包括第一低阻抗直連傳輸線8、第二低阻抗直連傳輸線9和短路線10，短路線10連接于第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9的結(jié)合處，三者位于同一平面，且第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9關(guān)于短路線10對稱。一個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器阻帶抑制特性較差，兩濾波器直連會出現(xiàn)阻抗失配等問題，會在低頻出現(xiàn)寄生通帶。引入T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)改善這一問題。第一低阻抗直連傳輸線8和第二低阻抗直連傳輸線9的特征阻抗均在50-60歐姆之間。
[0033]輸入抽頭11和輸出抽頭12，分別連接于串聯(lián)連接的多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元中起始超寬帶濾波器單元和末端超寬帶濾波器單元。輸入抽頭11和輸出抽頭12為特征阻抗50歐姆的傳輸線。輸入抽頭11與起始超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接，所述輸出抽頭12與末端超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接。調(diào)節(jié)抽頭位置用以改善駐波特性。
[0034]本實(shí)施例中，基片相對介電常數(shù)3.55，厚度0.508mm。
[0035]圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的小型化超寬帶濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。兩個超寬帶濾波器單元(6，7)通過T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)。T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)由低阻抗直連傳輸線(8，9)和短路線10組成，低阻抗直連傳輸線的特征阻抗在50-60歐姆之間。
[0036]圖2是圖1中螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元的結(jié)構(gòu)示意圖，其由兩段螺旋型傳輸線構(gòu)成，這兩段螺旋傳輸線關(guān)于中心奇對稱，通過一段傳輸線5連接；兩段螺旋傳輸線的另一端(3，4)通過通孔接地。
[0037]圖3 (a)和圖3 (b)是對圖1所示的小型化超寬帶濾波器進(jìn)行仿真測試的結(jié)果示意圖，本發(fā)明的實(shí)施實(shí)例的仿真和測試結(jié)果頻率特性包括=Sll和S21，橫坐標(biāo)代表頻率變量，單位為GHz;縱坐標(biāo)代表幅度變量，單位為dB。虛線代表仿真結(jié)果，實(shí)線代表測試結(jié)果。如圖3 (a)和圖3(b)所示，測試結(jié)果表明，實(shí)施實(shí)例3dB帶寬覆蓋3.1GHz至IIGHz。
[0038]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種小型化超寬帶濾波器，其特征在于，該超寬帶濾波器采用微帶形式實(shí)現(xiàn)，包括微帶基片、底層地和頂層微帶電路，其中，微帶基片形成于底層地之上，頂層微帶電路形成于微帶基片之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述頂層微帶電路包括: 多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元，其中每個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元均包括: 兩段關(guān)于中心奇對稱的相互嵌套的螺旋傳輸線(1、2)，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元中心的兩個端點(diǎn)通過中間傳輸線(5)連接，兩段螺旋傳輸線在超寬帶濾波器單元邊緣部分的兩個端點(diǎn)通過通孔接地； T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)，連接于兩個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元之間，使多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元串聯(lián)；以及 輸入抽頭(11)和輸出抽頭(12)，分別連接于串聯(lián)連接的多個螺旋結(jié)構(gòu)的超寬帶濾波器單元中起始超寬帶濾波器單元和末端超寬帶濾波器單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述兩段螺旋型傳輸線(1、2)及中間傳輸線(5)采用階梯阻抗傳輸線實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述T型導(dǎo)納變換網(wǎng)絡(luò)包括第一低阻抗直連傳輸線(8)、第二低阻抗直連傳輸線(9)和短路線(10)，短路線(10)連接于第一低阻抗直連傳輸線(8)和第二低阻抗直連傳輸線(9)的結(jié)合處，三者位于同一平面，且第一低阻抗直連傳輸線(8)和第二低阻抗直連傳輸線(9)關(guān)于短路線(10)對稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述第一低阻抗直連傳輸線(8)和第二低阻抗直連傳輸線(9)的特征阻抗均在50-60歐姆之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述輸入抽頭(11)和輸出抽頭(12)為特征阻抗50歐姆的傳輸線。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述輸入抽頭(11)與起始超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接，所述輸出抽頭(12)與末端超寬帶濾波器單元之間采用漸變傳輸線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化超寬帶濾波器，其特征在于，所述微帶基片的相對介電常數(shù)1-100，厚度為0.05-5mm。
【文檔編號】H01P1/203GK104051831SQ201410286513
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】杜澤保, 楊浩, 張海英 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所