一種利用開口環的低通濾波器制造技術

本發明專利技術公共了一種利用開口環的低通濾波器,屬于濾波器領域,特別是利用開口環的低通濾波器。本發明專利技術包括空氣腔、設置于空氣腔中的介質基板、設置于介質基板上的微帶線；所述微帶線包括：輸入段、中間段、輸出段，所述各段微帶線都為對稱結構，其中輸入段包括：輸入饋電微帶線、與輸入饋電微帶線連接的第一“凹”形支節，該“凹”形支節開口方向為輸出段方向；所述輸出段微帶線包括：輸出饋電微帶線、與輸出饋電微帶線連接的第二“凹”形支節，該“凹”形支節開口方向為輸入段方向；所述中間段包括：連接輸入段與輸出段的橫向支節、該橫向支節上設置的兩組“T”形支節，每組包括以該橫向支節為對稱軸的兩個“T”形支節。解決了現有技術中低通濾波器結構復雜、加工困難、尺寸偏大的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于濾波器領域,特別是利用開口環的低通濾波器。
技術介紹
在常用的毫米波、太赫茲低通濾波器主要有階躍型高低阻抗低通濾波器和帶隙能結構低通濾波器，在毫米波、太赫茲電路中，因為波長很短造成電路的封閉腔和承載基片的尺寸很小，基本上都在亞毫米量級因此在微帶線/懸置微帶線電路中微帶線的最大寬度有限，使低阻抗線設計受到限制，同時由于最小加工精度的存在，高阻抗線的設計也會受到限制，因此在毫米波、太赫茲頻段采用階躍型高低阻抗低通濾波器設計作為濾波電路會受到諸多限制，且高節階躍型高低阻抗低通濾波器存在長度太長、阻帶不寬等缺點。帶隙能結構能減小濾波器的尺寸，能適用于更高的頻率，且阻帶抑制有所提高，但其設計比較復雜，而且在太赫茲頻段微帶線/懸置微帶線的50歐阻抗線寬度很小，在現有的加工精度下帶隙能結構實現起來比較困難。在微帶線/懸置微帶線電路中，傳輸線型諧振器是在微波頻段最為常用的一類諧振器，其中均勻阻抗諧振器(UIR)結構簡單、設計簡便，廣泛應用于濾波器設計中。開口環諧振器作為常見的UIR結構常用于微帶/懸置微帶電路的設計中用來減小電路尺寸實現電路小型化。與基于布拉格散射原理的電磁帶隙結構不同，開口環諧振器(Splitringresonator,SRR)是一類亞波長結構，可用于構成左手材料，該材料具有負群速度、負折射率、理想成像等，被美國Science雜志列為2003年度全球十大進展之一。單個SRR即可在諧振頻率附近產生陡峭的阻帶,具有結構簡單、尺寸容易控制的優點。SRR是一個一邊開口的金屬環，它的形狀可以使圓形或者矩形。在通常所見的電路中SRR常被用來設計帶通濾波器和帶阻濾波器，在本設計中利用傳統的SRR陡峭阻帶并增加其阻帶寬度，通過串并聯的形式實現濾波器在高頻段的抑制，從而實現滿足需求的低通濾波器。本設計將開口環(SRR)結構引入到低通濾波器設計中，并對其改進實現SRR結構的串并聯最終實現寬的高頻抑制阻帶，用SRR結構實現的低通濾波器展示了良好的低通濾波特性。由于SRR結構通過調節很少的變量即可控制濾波器的通帶，且所使用的線寬一致且可以調控，這樣降低了設計和加工的難度。與階躍型高低阻抗低通濾波器相比，在相同的阻帶抑制特性下，開口環低通濾波器能減小50％以上的長度。
技術實現思路
本專利技術針對
技術介紹
的不足改進設計一種利用開口環的低通濾波器，解決現有技術中低通濾波器結構復雜、加工困難、尺寸偏大的問題。本專利技術的技術方案是：一種利用開口環的低通濾波器，包括空氣腔、設置于空氣腔中的介質基板(1)、設置于介質基板上的微帶線；所述微帶線包括：輸入段、中間段、輸出段，所述各段微帶線都為對稱結構，其中輸入段包括：輸入饋電微帶線(2)、與輸入饋電微帶線連接的第一“凹”形支節(3)，該“凹”形支節開口方向為輸出段方向；所述輸出段微帶線包括：輸出饋電微帶線(8)、與輸出饋電微帶線連接的第二“凹”形支節(7)，該“凹”形支節開口方向為輸入段方向；所述中間段包括：連接輸入段與輸出段的橫向支節(5)、該橫向支節上設置的兩組“T”形支節(4、6)，每組包括以該橫向支節為對稱軸的兩個“T”形支節。進一步的，所述中間段中的每個“T”形支節靠近濾波器中心的末端長于遠離濾波器中心的末端。本專利技術相比現用的濾波器結構，該結構設計簡單、加工方便。因為濾波器的主題全部采用相同寬度的微帶線/懸置微帶線設計，且只需調節很少的變量(開口環的長度)，就可以調節濾波器截止頻率；相比現有結構，該濾波器的阻帶寬度、阻帶抑制等低通濾波特性更好；該設計濾波器尺寸更小；與高低阻抗低通濾波器相比，主體結構尺寸減小50％以上。附圖說明圖1本專利技術利用開口環的低通濾波器整體結構圖；圖2單開口環拓撲結構；圖3單開口環集總參數等效電路；圖4單開口環兩并聯枝節等效電路；圖5不同h值時,單開口環傳輸曲線(S21)圖6改進后的雙開口環拓撲結構；圖7l8變化時,雙開口環傳輸曲線(S21)；圖8(a)開口環結構低通濾波器與傳統階躍型高低阻抗低通濾波器電路,(b)仿真曲線對比；圖9a)U/W波段背靠背探針過渡級聯開口環結構濾波結構,(b)仿真和測試結果對比。圖1中：1.介質基板、2.輸入饋電微帶線，3.第一“凹”形支節，4.第一“T”形支節組，5.橫向支節，6.第二“T”形支節組，7.第二“凹”形支節，8.輸出饋電微帶線。具體實施方式本專利技術的技術方案是：一種利用開口環的低通濾波器，包括空氣腔、設置于空氣腔中的介質基板(1)、設置于介質基板上的微帶線；所述微帶線包括：輸入段、中間段、輸出段，所述各段微帶線都為對稱結構，其中輸入段包括：輸入饋電微帶線(2)、與輸入饋電微帶線連接的第一“凹”形支節(3)，該“凹”形支節開口方向為輸出段方向；所述輸出段微帶線包括：輸出饋電微帶線(8)、與輸出饋電微帶線連接的第二“凹”形支節(7)，該“凹”形支節開口方向為輸入段方向；所述中間段包括：連接輸入段與輸出段的橫向支節(5)、該橫向支節上設置的兩組“T”形支節(4、6)，每組包括以該橫向支節為對稱軸的兩個“T”形支節。其中濾波器主體采用抽頭饋電形式饋電，并有輸入饋電微帶線(2)和輸出饋電微帶線(8)與外部相連；其中第一“凹”形支節(3)、第一“T”形支節組(4)的前半部分、橫向支節(5)的前半部分構成矩形開口環A和矩形開口環A1，第一“T”形支節組(4)的后半部分、第二“T”形支節組(6)的前半部分、橫向支節(5)的中間部分、構成矩形開口環B和矩形開口環B1，第二“T”形支節組(6)的后半部分、第二“凹”形支節(7)、橫向支節(5)的后半部分構成矩形開口環C和矩形開口環C1；其中開口環A、A1,B、B1和C、C1分別左右對稱,并共用橫向支節(5)的不同部分，A、A1和C、C1前后關于濾波器的中心點對稱；其中一組“T”形支節組參與組成兩個矩形開口環，因此前后相鄰的兩個矩形開口環共用同一個縱向邊，例如矩形開口環A和矩形開口環B共用第一“T”形支節組(4)的縱向邊，這樣的設計可以減小濾波器的尺寸；其中前后相鄰的開口環屬于串聯連接；其中矩形開口環B、B1的總體長度要大于矩形開口環A、A1、C、C1，這樣的設計可以增加傳輸零點實現寬阻帶特性；其中開口環兩個左右相鄰的開口環可以看作一個大開口環，例如矩形開口環A、矩形開口環A1合起來可以看成一個大的開口環；其中矩形開口環B和矩形開口環B1組成的大開口環的有效諧振長度控制著濾波器的截止頻率；其中兩組“T”形支節(4、6)和兩組“凹”形支節(3、7)中的每個彎折支節可以等效成一個支節諧振器，支節的彎折增加了有效諧振長度；其中橫向支節(5)構成低頻信號的通路；其中矩形開口環中，開口位于開口側的中間，開口的左右兩側的彎折支節長度相同并通過開口相互關聯，每一個開口可等效成一個電容，隨著開口大小的增大等效電容變小；其中濾波器主體結構中采用相同的開口大小和中間開口來實現結構的對稱性。一、濾波器分析(1)單個開口環諧振器的研究開口環屬于均勻阻抗諧振器，其形狀有很多種比如圓形、方形、三角形以及多邊形，其本質都是微帶半波長諧振器或者四分之一波長諧振器的變種。在這里采用矩形(包含方形)開口環諧振器，單個開口環諧振器的拓撲結構如圖2所示。諧振器有寬度相同的微帶線組成，從整體上看開口本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用開口環的低通濾波器，包括空氣腔、設置于空氣腔中的介質基板(1)、設置于介質基板上的微帶線；所述微帶線包括：輸入段、中間段、輸出段，所述各段微帶線都為對稱結構，其中輸入段包括：輸入饋電微帶線(2)、與輸入饋電微帶線連接的第一“凹”形支節(3)，該“凹”形支節開口方向為輸出段方向；所述輸出段微帶線包括：輸出饋電微帶線(8)、與輸出饋電微帶線連接的第二“凹”形支節(7)，該“凹”形支節開口方向為輸入段方向；所述中間段包括：連接輸入段與輸出段的橫向支節(5)、該橫向支節上設置的兩組“T”形支節(4、6)，每組包括以該橫向支節為對稱軸的兩個“T”形支節。

【技術特征摘要】
1.一種利用開口環的低通濾波器，包括空氣腔、設置于空氣腔中的介質基板(1)、設置于介質基板上的微帶線；所述微帶線包括：輸入段、中間段、輸出段，所述各段微帶線都為對稱結構，其中輸入段包括：輸入饋電微帶線(2)、與輸入饋電微帶線連接的第一“凹”形支節(3)，該“凹”形支節開口方向為輸出段方向；所述輸出段微帶線包括：輸出饋電微帶線(8)、與輸出饋電微帶...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張波，紀東峰，楊益林，牛中乾，方燈，李樹丹，劉洋，劉戈，宋緣，樊勇，
申請(專利權)人：電子科技大學，
類型：發明
國別省市：四川;51