一種基于u型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微波傳輸器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]超寬帶(Ultra-wideband, UWB)技術(shù)是近年來(lái)以其成本低、功耗小、數(shù)據(jù)傳輸速率高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)而成為國(guó)際上新興的一種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。自2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(Federal Communicat1ns Commiss1n, FCC)將 3.1GHz ?10.6GHz 的頻段批準(zhǔn)用于商業(yè)通信以來(lái)，超寬帶通信技術(shù)受到了越來(lái)越多的重視。濾波器是超寬帶系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵元件，如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)緊湊，性能良好的超寬帶帶通濾波器己經(jīng)成為研究者們追逐的目標(biāo)。但是，在整個(gè)超寬帶頻段范圍內(nèi)，由于已經(jīng)存在其它各種窄帶無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)，比如射頻識(shí)別即RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)技術(shù)，又稱(chēng)無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸，常用有6.8GHz射頻識(shí)別信號(hào)等。而這些無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)會(huì)嚴(yán)重干擾超寬帶系統(tǒng)，為了抑制不同系統(tǒng)之間的相互干擾，保證超寬帶系統(tǒng)正常工作，迫切需求具有陷波特性的高性能小型化超寬帶濾波器。
[0003]現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的具有陷波特性的超寬帶濾波器結(jié)構(gòu):
[0004]文獻(xiàn) 1(Shaman, H., and J.S.Hong, Asymmetric Parallel-Coupled Lines forNotch Implementat1n in UWB Filters, IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters, 2007, 17:516-3518)中利用在平行耦合線(xiàn)上加載開(kāi)路支節(jié)來(lái)設(shè)計(jì)帶陷波超寬帶濾波器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，然而陷波頻帶的中心頻率不易調(diào)節(jié)；
[0005]文獻(xiàn)2(Hao, Z.C.，and J.S.Hong, Compact UWB Filter With Double Notch-BandsUsing Multilayer LCP Technology,IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters, 2009, 19:500-502)中利用多層結(jié)構(gòu)之間的寬邊耦合來(lái)設(shè)計(jì)帶陷波超寬帶濾波器，但多層結(jié)構(gòu)不易應(yīng)用于微波電路及制作成本昂貴，不易于量產(chǎn)；
[0006]文獻(xiàn)3 (Wei, F., ff.T.Li, X.ff.Shi, and Q.L.Chen., Compact UWB Bandpass Filterwith Triple-notched Bands Using Stepped Impedance Resonator, IEEE Microwave andWireless Components Letters, 2012，22:512-514)中通過(guò)f禹合階梯阻抗諧振器到超寬帶濾波器，獲得所期望的帶陷波超寬帶濾波器，屬于單層結(jié)構(gòu)的帶陷波超寬帶濾波器，易于加工及集成，但是陷波頻帶的帶寬不易調(diào)節(jié)，且通帶的選擇性及阻帶特性不理想，且額外增加了電路的尺寸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，具有陷波特性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小型化、帶內(nèi)選擇性好，便于產(chǎn)品調(diào)試及批量生產(chǎn)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，包括一個(gè)微帶基板，微帶基板的反面部分作為接地金屬板；微帶基板的兩側(cè)分布有第一輸入\輸出端口和第二輸入\輸出端口；
[0009]微帶基板的正面部分設(shè)置有第一均勻線(xiàn)傳輸單元、第二均勻傳輸線(xiàn)單元、第一平行耦合饋線(xiàn)、第二平行耦合饋線(xiàn)、枝節(jié)加載的E型多模諧振結(jié)構(gòu)；
[0010]所述E型多模諧振結(jié)構(gòu)包括第一開(kāi)路諧振枝節(jié)、第二開(kāi)路諧振枝節(jié)、中心諧振枝節(jié);
[0011]所述第一均勻傳輸線(xiàn)單元、第二均勻傳輸線(xiàn)單元分別位于微帶基板的左右兩端且處于同一直線(xiàn)上，所述的第一輸入\輸出端口與第一均勻傳輸線(xiàn)相連接，第二輸入\輸出端口與第二均勻傳輸線(xiàn)相連接；
[0012]所述的第一平行耦合饋線(xiàn)和第二平行耦合饋線(xiàn)分別呈“[”和“]”形，且開(kāi)口端相向排列；第一平行耦合饋線(xiàn)和第二平行耦合饋線(xiàn)的開(kāi)口端均與E型諧振結(jié)構(gòu)的中心諧振枝節(jié)相連接；第一平行耦合饋線(xiàn)非開(kāi)口端與第一均勻傳輸線(xiàn)單元相連接，第二平行耦合饋線(xiàn)非開(kāi)口端與第二均勻傳輸線(xiàn)單元相連接；
[0013]E型多模諧振結(jié)構(gòu)還包括嵌入在E型多模諧振結(jié)構(gòu)上的U型槽諧振器，U型槽諧振器由開(kāi)設(shè)在E型多模諧振結(jié)構(gòu)上的三條依次連接且寬度相同的直線(xiàn)形溝槽構(gòu)成，且兩端的直線(xiàn)形溝槽均與中間的直線(xiàn)形溝槽垂直并處于中間的直線(xiàn)形溝槽的同一側(cè)。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):1)利用E型諧振結(jié)構(gòu)獲得覆蓋超寬帶通信頻段3.1-10.6GHz的超寬帶濾波器，實(shí)現(xiàn)該濾波器具有良好帶內(nèi)選擇性能和帶外抑制效果；2)陷波的中心頻率可以通過(guò)改變的U-型缺陷微帶結(jié)構(gòu)的物理長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；3)陷波的帶寬可以通過(guò)改變的U-型缺陷微帶結(jié)構(gòu)的物理寬度進(jìn)行調(diào)整；4)超寬帶濾波器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)了小型化，加工容易，生產(chǎn)成本低及便于調(diào)試。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器的立體示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器的正面示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明隨U型槽諧振器長(zhǎng)度變化的頻率響應(yīng)特性仿真曲線(xiàn)。
[0018]圖4是本發(fā)明基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器頻率響應(yīng)仿真曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，如圖1所示，包括一個(gè)微帶基板12，微帶基板12的反面部分作為發(fā)明基于U型槽諧振器的帶陷波超寬帶濾波器的接地金屬板。微帶基板12的兩側(cè)分布有兩個(gè)輸入\輸出端口，即第一輸入\輸出端口 1和第二輸入\輸出端口 2。
[0020]如圖2所示，在微帶基板12的正面部分設(shè)置有:第一均勻線(xiàn)傳輸單元3、第二均勻傳輸線(xiàn)單元4、第一平行耦合饋線(xiàn)5、第二平行耦合饋線(xiàn)6、枝節(jié)加載的E型多模諧振結(jié)構(gòu)7，其中，E型多模諧振結(jié)構(gòu)7由T型雙模諧振器折疊而成，其包括第一開(kāi)路諧振枝節(jié)8、第二開(kāi)路諧振枝節(jié)9、中心諧振枝節(jié)11。
[0021]所述第一均勻傳輸線(xiàn)單元3、第二均勻傳輸線(xiàn)單元4分別位于微帶基板12正面的左右兩端且處于同一直線(xiàn)上，所述的第一輸入\輸出端口 1與第一均勻傳輸線(xiàn)3相連接，第二輸入\輸出端口 2與第二均勻傳輸線(xiàn)4相連接；
[0022]所述的第一平行耦合饋線(xiàn)5和第二平行耦合饋線(xiàn)6分別呈“[”和“]”形，并以開(kāi)口端相向排列；且第一平行耦合饋線(xiàn)5和第二平行耦合饋線(xiàn)6的開(kāi)口端均與E型諧振結(jié)構(gòu)7的中心諧振枝節(jié)11相連接；第一平行耦合饋線(xiàn)5非開(kāi)口端與第一均勻傳輸線(xiàn)單元3相連接，第二平行耦合饋線(xiàn)6非開(kāi)口端與第二均勻傳輸線(xiàn)單元4相連接；
[0023]E型多模諧振結(jié)構(gòu)7還包括嵌入在E型多模諧振結(jié)構(gòu)7上的U型槽諧振器10，U型槽諧振器10由開(kāi)設(shè)在E型多模諧振結(jié)構(gòu)7上的三條依次連接且寬度相同的直線(xiàn)形溝槽構(gòu)成，且兩端的直線(xiàn)形溝槽均與中間的直線(xiàn)形溝槽垂直并處于中間的直線(xiàn)形溝槽的同一側(cè)。U型槽諧振器10相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的半波長(zhǎng)諧振器，從而獲得陷特性波。U型槽諧振器10所獲得的陷波頻帶范圍可覆蓋RFID(6.85 GHz)，通過(guò)調(diào)節(jié)組成U型槽諧振器10的三條直線(xiàn)形溝槽的長(zhǎng)度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陷波頻帶中心頻率的調(diào)節(jié)。通過(guò)改變組成U型槽諧振器10的三條直線(xiàn)形溝槽的寬度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陷波頻帶帶寬的調(diào)節(jié)。
[0024]作為優(yōu)選方案，所述的微帶基板12的介電常數(shù)為3.38，厚度為0.813mm，損耗角為0.0027。
[0025]本發(fā)明的有益效果可以通過(guò)以下仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步說(shuō)明:
[0026]實(shí)驗(yàn)一:利用高頻仿真軟件Ansoft HFSS 11.0對(duì)具有不同長(zhǎng)度U型槽諧振器10的陷波超寬帶濾波器進(jìn)行頻率響應(yīng)特性仿真，頻率響應(yīng)特性包括:S21 (插入損耗)參數(shù)。
[0027]如圖3所示,本實(shí)施例的頻率特性包括:S21 (插入損耗)參數(shù)。橫坐標(biāo)代表頻率分量，單位為GHz，縱坐標(biāo)代表幅度變量，單位為dB。從圖3可以看出，通過(guò)調(diào)節(jié)U型槽諧振器的長(zhǎng)度，可以實(shí)現(xiàn)陷波中心頻率的可調(diào)。
[0028]實(shí)驗(yàn)二:利用高頻仿真軟件Ansoft HFSS11.0對(duì)具有指定長(zhǎng)度U型槽諧振器10的陷波超寬帶濾波器進(jìn)行頻率響應(yīng)特性仿真以及利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀Agilent N5244A進(jìn)行了實(shí)物測(cè)試，頻率特性包括:S21(插入損耗)參數(shù)和S11 (回波損耗)參數(shù)。
[0029]如圖4所示，頻率特性包括:S21(插入損耗)參數(shù)和S11 (回波損耗)參數(shù)。橫坐標(biāo)代表頻率分量，單位為GHz，左面縱坐標(biāo)代表幅度變量，單位為dB。從圖4可以看出，在中心頻率6.8GHz處具有陷波特性，陷波幅度均大于25dB，在頻率2.0GHzU0.9GHz處有兩個(gè)傳輸零點(diǎn)實(shí)現(xiàn)該濾波器具有良好的選擇性，且超寬帶濾波器的帶外抑制特性很好，-10dB的抑制可以達(dá)到16GHz。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于u型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，其特征在于，包括一個(gè)微帶基板(12)，微帶基板(12)的反面部分作為接地金屬板；微帶基板(12)的兩側(cè)分布有第一輸入\輸出端口⑴和第二輸入\輸出端口⑵； 微帶基板(12)的正面部分設(shè)置有第一均勻線(xiàn)傳輸單元(3)、第二均勻傳輸線(xiàn)單元(4)、第一平行耦合饋線(xiàn)(5)、第二平行耦合饋線(xiàn)(6)、枝節(jié)加載的E型多模諧振結(jié)構(gòu)(7)； 所述E型多模諧振結(jié)構(gòu)(7)包括第一開(kāi)路諧振枝節(jié)(8)、第二開(kāi)路諧振枝節(jié)(9)、中心諧振枝節(jié)(11); 所述第一均勻傳輸線(xiàn)單元(3)、第二均勻傳輸線(xiàn)單元(4)分別位于微帶基板(12)的左右兩端且處于同一直線(xiàn)上，所述的第一輸入\輸出端口(1)與第一均勻傳輸線(xiàn)(3)相連接，第二輸入\輸出端口(2)與第二均勻傳輸線(xiàn)(4)相連接； 所述的第一平行耦合饋線(xiàn)(5)和第二平行耦合饋線(xiàn)(6)分別呈“[”和“]”形，且開(kāi)口端相向排列；第一平行耦合饋線(xiàn)(5)和第二平行耦合饋線(xiàn)(6)的開(kāi)口端均與E型諧振結(jié)構(gòu)(7)的中心諧振枝節(jié)(11)相連接；第一平行耦合饋線(xiàn)(5)非開(kāi)口端與第一均勻傳輸線(xiàn)單元(3)相連接，第二平行耦合饋線(xiàn)(6)非開(kāi)口端與第二均勻傳輸線(xiàn)單元(4)相連接； E型多模諧振結(jié)構(gòu)(7)還包括嵌入在E型多模諧振結(jié)構(gòu)(7)上的U型槽諧振器(10)，U型槽諧振器(10)由開(kāi)設(shè)在E型多模諧振結(jié)構(gòu)(7)上的三條依次連接且寬度相同的直線(xiàn)形溝槽構(gòu)成，且兩端的直線(xiàn)形溝槽均與中間的直線(xiàn)形溝槽垂直并處于中間的直線(xiàn)形溝槽的同一側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，其特征在于，通過(guò)改變組成U型槽諧振器(10)的三條直線(xiàn)形溝槽的長(zhǎng)度，調(diào)節(jié)陷波頻帶的中心頻率；通過(guò)改變組成U型槽諧振器(10)的三條直線(xiàn)形溝槽的寬度，調(diào)節(jié)陷波頻帶的帶寬。3.如權(quán)利要求1所述基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器，其特征在于，所述的微帶基板(12)的介電常數(shù)為3.38，厚度為0.813mm，損耗角為0.0027。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種基于U型槽諧振器的陷波超寬帶濾波器。在微帶基板的正面部分設(shè)置有枝節(jié)加載的E型多模諧振結(jié)構(gòu)；所述E型多模諧振結(jié)構(gòu)包括第一開(kāi)路諧振枝節(jié)、第二開(kāi)路諧振枝節(jié)、中心諧振枝節(jié)，以及嵌入在E型多模諧振結(jié)構(gòu)上的U型槽諧振器，U型槽諧振器由開(kāi)設(shè)在E型多模諧振結(jié)構(gòu)上的三條依次連接且寬度相同的直線(xiàn)形溝槽構(gòu)成，且兩端的直線(xiàn)形溝槽均與中間的直線(xiàn)形溝槽垂直并處于中間的直線(xiàn)形溝槽的同一側(cè)。U型槽諧振器相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立的半波長(zhǎng)諧振器，從而獲得陷特性波。本發(fā)明具有陷波特性，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、小型化、帶內(nèi)選擇性好，便于產(chǎn)品調(diào)試及批量生產(chǎn)。
【IPC分類(lèi)】H01P1/203
【公開(kāi)號(hào)】CN105322252
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410378484
【發(fā)明人】宋耀良, 翁美麗, 趙俊頂
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年8月1日