基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器，包括第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器、第一传输线、第二传输线、第一输入输出端口、第二输入输出端口；第一传输线的一端分别与第一阶跃阻抗谐振器和第一输入输出端口连接，另一端分别与第二传输线的一端及第二阶跃阻抗谐振器连接，第二传输线的另一端分别与第三阶跃阻抗谐振器和第二输入输出端口连接；第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器间隔并排，每个阶跃阻抗谐振器均由两条宽窄、长度不一的传输线串接而成。本发明专利技术具有结构简单可靠、选择性好、低损耗、成本低、超宽阻带等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高频组件的
，尤其是指一种基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器。
技术介绍
随着信息产业和无线通信系统的蓬勃发展，微波频谱资源日趋紧张，各种微波毫米波电路、组件及系统的应用越来越广泛，频带的划分越来越精细，利用率越来越高，而低通滤波器作为电路系统里重要的组成部分之一，其性能的优劣很大程度决定了系统的工作质量。低通滤波器是指容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的滤波器，其主要工作于通信系统发射端的前级以及接收端的后级，用于抑制谐波和杂波信号，低损耗通过有用信号。近些年来，为了设计出体积小、带内损耗小、滚降快、超宽阻带的性能良好的低通滤波器，学者们提出了许多新型的谐振器结构，其中有些的确展现出良好的性能：阻带较宽，滚降较快；而有些通过级联起来也能展现出较宽的阻带带宽，然而体积却过大，不易于集成。除了从微带表面结构着手，因具有带隙特性以及慢波特性，许多学者也将精力投入到了各种各样的缺陷地结构，在单一微带线上加入缺陷地可以引入传输零点从而可以产生低通滤波器的效应。然而，以上各种措施对于展现超宽阻带并且较小体积方面上还是欠佳。2007年，西班牙学者Israel Arnedo在国际会议“2007International Symposium on Signals,Systems and Electronics”上发表题为\Low Pass Filter with Wide Rejection Band in Microstrip Technology\的文章，如图1所示。该滤波器通过背面开槽和正弦曲线枝节技术实现宽阻带低通滤波器。该滤波器在技术上设计比较复杂且最高阻带范围为7.5f0，f0为低通滤波器的截止频率。而本专利提出的超宽阻带滤波器-18dB阻带最高范围为13f0，比该滤波器宽了很多。2015年9月，中国学者Fu-Chang Chen等在本
期刊\IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS,PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY\发表了“High-Selectivity Low-Pass Filters With Ultrawide Stopband Based on Defected Ground Structures”，该文章设计的滤波器如图2所示。该滤波器利用缺陷地拓宽了阻带抑制的范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种结构合理可靠、选择性好、低损耗、滚降快、体积小、成本低的基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器，包括第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器、第一传输线、第二传输线、第一输入输出端口、第二输入输出端口；所述第一传输线的一端分别与第一阶跃阻抗谐振器和第一输入输出端口连接，其另一端分别与第二传输线的一端及第二阶跃阻抗谐振器连接，所述第二传输线的另一端分别与第三阶跃阻抗谐振器和第二输入输出端口连接，信号从其中一个输入输出端口馈入，从另一个输入输出端口输出；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器间隔并排，每个阶跃阻抗谐振器均由两条宽窄、长度不一的传输线串接而成；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器的输入阻抗Zin通过下面的公式计算出来： Z i n = jZ A Z A tanθ A - Z B cotθ B Z A + Z B tanθ A cotθ B - - - ( 1 ) ]]>式中，j为虚数单位，ZA和ZB分别为阶跃阻抗谐振器的两条传输线的阻抗，B为开路传输线，θA和θB分别为阶跃阻抗谐振器的两条传输线的电长度；通过令输入阻抗Zin＝0能够得到阶跃阻抗谐振器的谐振条件为： Z A Z B = cotθ B tanθ A - - - ( 2 ) ]]>所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器在谐振时能够产生多个可控的传输零点，传输零点的频率由上面公式(1)、(2)求得，也就是说，传输零点的位置均能够由阶跃阻抗谐振器的阻抗(ZA，ZB)和电长度(θA，θB)完全控制；而当Zin＝∞时，通过调节传输零点的位置，让传输零点分别处于不同的寄生通带上或者附近，抑制对应的寄生通带，能够达到宽阻带的效果。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术提出的滤波器具有超宽阻带抑制，18dB抑制的范围达到13f0，f0为低通滤波器的截止频率。2、本专利技术提出的滤波器结构简单，便于设计与调试，通过调整阶跃阻抗谐振器的阻抗比和长度，可以很好的控制零点的位置。3、本专利技术提出的结构相比通用的利用缺陷地的方法，减少了设计的复杂性，也避免了缺陷地带来的辐射问题。附图说明图1为利用背面开槽和正弦曲线枝节技术的超宽阻带低通滤波示意图。图2为基于缺陷地的超宽阻带抑制低通滤波器示意图。图3为本专利技术的超宽阻带低通滤波器结构示意图。图4为本专利技术的超宽阻带低通滤波器仿真结果图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图3所示，本实施例所述的基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器，包括第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器、第一传输线3、第二传输线6、第一输入输出端口9、第二输入输出端口10；所述第一传输线3的一端分别与第一阶跃阻抗谐振器和第一输入输出端口9连接，其另一端分别与第二传输线6的一端及第二阶跃阻抗谐振器连接，所述第二传输线6的另一端分别与第三阶跃阻抗谐振器和第二输入输出端口10连接，信号从其中一个输入输本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器，其特征在于：包括第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器、第一传输线、第二传输线、第一输入输出端口、第二输入输出端口；所述第一传输线的一端分别与第一阶跃阻抗谐振器和第一输入输出端口连接，其另一端分别与第二传输线的一端及第二阶跃阻抗谐振器连接，所述第二传输线的另一端分别与第三阶跃阻抗谐振器和第二输入输出端口连接，信号从其中一个输入输出端口馈入，从另一个输入输出端口输出；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器间隔并排，每个阶跃阻抗谐振器均由两条宽窄、长度不一的传输线串接而成；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器的输入阻抗Zin通过下面的公式计算出来：Zin=jZAZAtanθA-ZBcotθBZA+ZBtanθAcotθB---(1)]]>式中，j为虚数单位，ZA和ZB分别为阶跃阻抗谐振器的两条传输线的阻抗，B为开路传输线，θA和θB分别为阶跃阻抗谐振器的两条传输线的电长度；通过令输入阻抗Zin＝0能够得到阶跃阻抗谐振器的谐振条件为：ZAZB=cotθBtanθA---(2)]]>所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器在谐振时能够产生多个可控的传输零点，传输零点的频率由上面公式(1)、(2)求得，也就是说，传输零点的位置均能够由阶跃阻抗谐振器的阻抗(ZA，ZB)和电长度(θA，θB)完全控制；而当Zin＝∞时，通过调节传输零点的位置，让传输零点分别处于不同的寄生通带上或者附近，抑制对应的寄生通带，能够达到宽阻带的效果。...

【技术特征摘要】
1.基于阶跃阻抗谐振器的超宽阻带低通滤波器，其特征在于：包括第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器、第一传输线、第二传输线、第一输入输出端口、第二输入输出端口；所述第一传输线的一端分别与第一阶跃阻抗谐振器和第一输入输出端口连接，其另一端分别与第二传输线的一端及第二阶跃阻抗谐振器连接，所述第二传输线的另一端分别与第三阶跃阻抗谐振器和第二输入输出端口连接，信号从其中一个输入输出端口馈入，从另一个输入输出端口输出；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器间隔并排，每个阶跃阻抗谐振器均由两条宽窄、长度不一的传输线串接而成；所述第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第三阶跃阻抗谐振器的输入阻抗Zin通过下面的公式计算出来： Z i n = jZ A Z A tanθ A - Z B cotθ B Z A + Z B ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈付昌，李润铄，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44