具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器制造技術

本發明專利技術公開了一種具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器。其包括微帶介質基板(1)，金屬接地板(2)，四分之一波長諧振器(3)，輸入輸出饋線(4)和接地孔耦合連接線(5)。該四分之一波長諧振器(3)由四個階梯阻抗諧振器(31,32,33,34)組成，且在微帶介質基板(1)上呈環形分布；且第一階梯阻抗諧振器與第二階梯阻抗諧振器之間通過接地孔耦合連接線(5)連接；第二階梯阻抗諧振器與第三階梯阻抗諧振器之間、第三階梯阻抗諧振器與第四階梯阻抗諧振器之間、第一階梯阻抗諧振器與第四階梯阻抗諧振器之間均通過縫隙進行能量耦合。本發明專利技術能大幅減小高階濾波器的尺寸，提升濾波器的選擇性，可用于無線通信系統。

【技術實現步驟摘要】
具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器
本專利技術屬于電子器件
，特別涉及一種微帶帶通濾波器的設計，可用于無線通信系統射頻前端。
技術介紹
現代無線通信事業飛速發展，頻譜占用越來越密集，導致頻譜擁擠的問題日益突出，對無線通信電子設備的要求也隨之提高。濾波器作為現代射頻通信系統的重要器件，其性能和尺寸都會影響整個系統的設計。因此，如何設計高性能、小型化的微波濾波器，是現代無線通信系統關鍵研究重點之一。傳統帶通濾波器的主要指標有：帶寬、中心頻率、插入損耗、回波損耗、帶外抑制、選擇性、尺寸等。通常，性能較好的濾波器一般都具有較高的選擇性，其實現往往需要較多階諧振器級聯，這就會帶來尺寸和插損的增大，如果同時還要實現其他的要求比如寬阻帶，往往會進一步加大整個濾波器的尺寸，從而降低其適用性。微帶濾波器具有體積小、重量輕、制作成本低、方便和其他微波電路集成等一系列優點，所以在無線通信系統中被廣泛使用，但其較低的Q值使得在做窄帶應用時往往會帶來較大的插損，如何使得在做窄帶設計時，保證較低的插損也是一個需要仔細權衡的問題。針對這些問題，2003年10月，Jen-TsaiKuo等人在IEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS期刊上發表了采用平行耦合線過耦合結構設計的高階濾波器，雖然在一定程度上抑制了高次諧波，且沒有增加額外的結構，但其尺寸大小和阻帶寬度都不夠理想，且插損較大；2005年7月，Yo-ShenLin等人在IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES期刊上發表了采用集總K變換器設計的交叉耦合帶通濾波器，在減小濾波器整體尺寸的情況下實現了很好的選擇性，但其阻帶和插損特性不夠理想，且整體尺寸偏大；2014年1月Shih-ChengLin在IEEEMICROWAVEANDWIRELESSCOMPONENTSLETTERS期刊上發表了采用連接耦合和平行耦合線設計的交叉耦合濾波器，這種耦合結構雖說大大減小了濾波器的尺寸，實現了整體結構的尺寸縮減，并且插損較小，但是依然存在阻帶過窄的不足。
技術實現思路
本專利技術目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器，以同時實現濾波器的低插損、寬阻帶、小尺寸以及高選擇性。為實現上述目的，本專利技術設計的帶通濾波器，包括微帶介質基板1，金屬接地板2，四分之一波長諧振器3，輸入輸出饋線4和接地孔耦合連接線5，金屬接地板上設有接地孔6，四分之一波長諧振器3與輸入輸出饋線4連接，其特征在于：所述四分之一波長諧振器3，其由四個階梯阻抗諧振器31，32，33，34組成，該四個階梯阻抗諧振器的高、低阻抗線的阻抗比和長度比均不同；所述四個階梯阻抗諧振器在微帶介質基板1上呈環形分布，且第一諧振器31與第二諧振器32之間通過接地孔耦合連接線5連接；第二諧振器32與第三諧振器33之間、第三諧振器33與第四諧振器34之間、第一諧振器31與第四諧振器34之間均通過縫隙進行能量耦合；所述第二諧振器32與第三諧振器33之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第三諧振器33與第四諧振器34之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第一諧振器31與第四諧振器34之間的縫隙寬度為0.2mm～1mm。本專利技術具有以下優點：1.本專利技術由于第一諧振器31與第二諧振器32之間通過接地孔耦合連接線5進行能量耦合，第二諧振器32與第三諧振器33之間，第三諧振器33與第四諧振器34之間，第一諧振器31與第四諧振器34之間通過縫隙進行能量耦合，減小了諧振器間耦合結構的尺寸，使得整體濾波器尺寸大大減小。2.本專利技術由于采用階梯阻抗諧振器，使得諧振器的尺寸相比均勻阻抗諧振器減小很多，同時在不增加其他結構的基礎上，僅通過設計各諧振器的高低阻抗線的阻抗比和長度比，就實現了寬阻帶的設計。3.本專利技術由于在第一諧振器31與第四諧振器34之間引入了交叉耦合，從而在帶外產生了一對傳輸零點，使得在相同諧振器個數的情況下，選擇性更好。4.本專利技術采用50歐姆微帶線直接抽頭，簡化了饋線的設計。5.本專利技術能根據實際需求進行自適應改進。通過改變接地孔耦合連接線的長度和寬度以及諧振器間的縫隙寬度，調整工作帶寬。附圖說明圖1為本專利技術的結構圖；圖2為圖1的左側視圖；圖3為本專利技術中的階梯阻抗諧振器；圖4為本專利技術實施例1傳輸特性|S21|仿真和測試曲線圖；圖5為本專利技術實施例1回波損耗|S11|仿真和測試曲線圖。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的實施例作詳細說明：實施例1：設計尺寸為26.9mm×29mm的窄帶帶通濾波器。參照圖1和圖2，本專利技術主要由微帶介質基板1，金屬接地板2，四分之一波長諧振器3，輸入和輸出饋線4，接地孔耦合連接線5和接地孔6組成。其中：微帶介質基板1采用介電常數為2.2、厚度為0.787mm的覆銅介質基板，該雙面覆銅板的下面為金屬接地板2，雙面覆銅板的上面為四分之一波長諧振器3、輸入輸出饋線4、接地孔耦合連接線5以及接地孔6。所述四分之一波長諧振器3，由四個階梯阻抗諧振器31、32、33和34組成。這四個階梯阻抗諧振器在微帶介質基板1上呈環形分布，其中第一階梯阻抗諧振器31與第二階梯阻抗諧振器32由接地孔耦合連接線5連接；第二階梯阻抗諧振器32與第三階梯阻抗諧振器33之間通過寬為0.5mm的縫隙進行能量耦合；第三階梯阻抗諧振器33與第四階梯阻抗諧振器34之間通過寬為0.5mm的縫隙進行能量耦合；第一階梯阻抗諧振器31與第四階梯阻抗諧振器34之間通過寬為0.4mm的縫隙進行能量耦合。第一階梯阻抗諧振器31和第四階梯阻抗諧振器34通過與輸入輸出饋線4連接，與外部進行能量交換。參照圖3，每個階梯阻抗諧振器都由一段高阻抗線和一段低阻抗線連接組成，每個階梯阻抗諧振器的高、低阻抗線的阻抗比和長度比均不同。其中：第一階梯阻抗諧振器31的高、低阻抗線段的長度比為1，總長度為30.8mm；第二階梯阻抗諧振器32的高、低阻抗線段的長度比為1，總長度為24.2mm；第三階梯阻抗諧振器33的高、低阻抗線段的長度比為1，總長度為28mm；第四階梯阻抗諧振器34的高、低阻抗線段的長度比為1.5，總長度為27mm。每個階梯阻抗諧振器的高、低阻抗線寬不同，其中：第一階梯阻抗諧振器31的高阻抗線寬為1mm，低阻抗線寬為1.4mm；第二階梯阻抗諧振器32的高阻抗線寬為0.5mm，低阻抗線寬為4.7mm；第三階梯阻抗諧振器33的高阻抗線寬為0.6mm，低阻抗線寬為3.6mm；第四階梯阻抗諧振器34的高阻抗線寬為0.8mm，低阻抗線寬為4.2mm。所述輸入輸出饋線4為長為4mm，寬為2.42mm的50歐姆抽頭線。所述接地孔耦合連接線5采用長為0.6mm，寬為0.6mm的微帶線。所述接地孔6為半徑為0.4mm的金屬化過孔。實施例2：設計尺寸為27.5mm×28mm的窄帶帶通濾波器。本實施例的結構與實施例1相同，其參數不同，以下給出不同于實施例1的結構參數：第二階梯阻抗諧振器32與第三階梯阻抗諧振器33之間的縫隙寬度為0.2mm，第三階梯阻抗諧振器33與第四階梯阻抗諧振器34之間的縫隙寬度為0.2mm，第一階梯阻抗諧振器31與第四階梯阻抗諧振器34之間的縫隙寬度為0.2mm本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器，包括微帶介質基板(1)，金屬接地板(2)，四分之一波長諧振器(3)，輸入輸出饋線(4)和接地孔耦合連接線(5)，金屬接地板上設有接地孔(6)，四分之一波長諧振器(3)與輸入輸出饋線(4)連接，其特征在于：所述四分之一波長諧振器(3)，其由四個階梯阻抗諧振器(31，32，33，34)組成，該四個階梯阻抗諧振器的高、低阻抗線的阻抗比和長度比均不同；所述四個階梯阻抗諧振器在微帶介質基板(1)上呈環形分布，且第一階梯阻抗諧振器(31)與第二階梯阻抗諧振器(32)之間通過接地孔耦合連接線(5)連接；第二階梯阻抗諧振器(32)與第三階梯阻抗諧振器(33)之間、第三階梯阻抗諧振器(33)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間、第一階梯阻抗諧振器(31)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間均通過縫隙進行能量耦合；所述第二階梯阻抗諧振器(32)與第三階梯阻抗諧振器(33)之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第三階梯阻抗諧振器(33)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第一階梯阻抗諧振器(31)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間的縫隙寬度為0.2mm～1mm。...

【技術特征摘要】
1.一種具有寬阻帶特性的高階小型化窄帶帶通濾波器，包括微帶介質基板(1)，金屬接地板(2)，四分之一波長諧振器(3)，輸入輸出饋線(4)和接地孔耦合連接線(5)，金屬接地板上設有接地孔(6)，四分之一波長諧振器(3)與輸入輸出饋線(4)連接，其特征在于：所述四分之一波長諧振器(3)，其由四個階梯阻抗諧振器(31，32，33，34)組成，該四個階梯阻抗諧振器的高、低阻抗線的阻抗比和長度比均不同；所述四個階梯阻抗諧振器在微帶介質基板(1)上呈環形分布，且第一階梯阻抗諧振器(31)與第二階梯阻抗諧振器(32)之間通過接地孔耦合連接線(5)連接；第二階梯阻抗諧振器(32)與第三階梯阻抗諧振器(33)之間、第三階梯阻抗諧振器(33)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間、第一階梯阻抗諧振器(31)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間均通過縫隙進行能量耦合；所述第二階梯阻抗諧振器(32)與第三階梯阻抗諧振器(33)之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第三階梯阻抗諧振器(33)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間的縫隙寬度為0.2mm～0.8mm；第一階梯阻抗諧振器(31)與第四階梯阻抗諧振器(34)之間的縫隙寬度為0.2mm～1mm；所述第一階梯阻抗諧振器(31)的高阻抗線段連接一輸入輸出饋線(4)，第四階梯阻抗諧振器(34)的高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏峰，丁晨，李姣，李文濤，史小衛，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61