基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器，包括介质基板和位于介质基板上层的金属层；金属层包括矩形环状谐振器和两个输入/输出端口，矩形环状谐振器为金属层上蚀刻的槽线，矩形环状谐振器中心与金属层中心重合；两个输入/输出端口采用CPW正交馈电方式，分别设置在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置。本发明专利技术的CPW正交馈电方式在通带内产生两个传输极点，并在低截止频率、高截止频率处各产生一个传输零点，有效的提高了滤波器的通带选择性能；该宽带滤波器设计简单，结构紧凑，加工方便且通带性能平稳，通带选择性较好。

【技术实现步骤摘要】
基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器
本专利技术涉及宽带滤波器技术，具体涉及一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器。
技术介绍
随着现代通信技术和微波射频应用的高速发展，人们对无线通信设备的期望越来越高：要求其在保障通信系统性能的同时进一步提高集成度、降低成本。微波传输线是实现微波器件的基础，它的尺寸和性能直接影响了元器件的尺寸和性能。传统的微波传输线主要包括同轴线、波导和带状线，其中以微带线为代表的带状线由于其结构简单、易于集成的特点成为主流传输线。但经过多年的发展，采用微带线进一步提升器件的潜力已经越来越小。不同于常规微带线，槽线是一种在介质板上层的金属层上蚀刻出来的槽缝，是一种可平面集成的传输线；相比较微带线，槽线具有以下优点：(1)在相同的基板上，相比较传统的带状线结构，相同的特征阻抗下槽线更易于加工。(2)可集成于结构中的金属面，具备良好的可集成性。(3)在金属接地板上蚀刻形成的槽线结构，在不增加平面尺寸的同时有效提高电路性能。槽线作为一种单平面传输结构所具有的同平面和特殊的电性能越来越引人关注。平面槽线结构不仅具有不需打孔易于制造的特点，还具有更低的辐射和电阻损耗。因此基于此平面槽线结构设计的槽线谐振器对比微带线谐振器，在相同的尺寸下拥有更高的品质因数。槽线自身结构与CPW传输线类似，也易于与CPW传输线相连接从而构成馈电结构。2008年香港城市大学章秀银教授在论文《UniplanarBandpassFilterUsingSlotlineResonatorsandCPWFeedingLines》中提出一种基于槽线谐振器的滤波器，包含两个耦合开环槽线谐振器，并利用两个CPW传输线对谐振器进行馈电，该滤波器通过两个开环实现耦合，但最终实现效果带宽不够宽，结构相对复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器。实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器，包括介质基板和位于介质基板上层的金属层；所述金属层包括矩形环状谐振器和两个输入/输出端口，矩形环状谐振器为金属层上蚀刻的槽线，矩形环状谐振器中心与金属层中心重合；两个输入/输出端口分别为第一输入/输出端口和第二输入/输出端口，其中一个作为输入端口，另一个为输出端口；所述第一输入/输出端口、第二输入/输出端口采用CPW正交馈电方式，分别设置在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术通过在介质板上层的金属层上蚀刻矩形槽线并在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置采用CPW正交馈电方式，设计一款通带性能平稳、通带选择性良好、结构简单的宽带滤波器，该宽带滤波器特别适用于国际高标准的宽带无线通信系统中；(2)本专利技术采用CPW正交馈电矩形槽线环形谐振器结构，使本专利技术具有较宽的带宽，可以达到22.5％的相对带宽，绝对带宽达到了684MHz(@3.0GHz)；(3)本专利技术采用的CPW传输线正交馈电方式可以在通带的上、下两侧各产生一个传输零点，提高了通带的选择性能；(4)本专利技术中的宽带滤波器充分利用了金属板上槽线的空间，有效地减小了器件的体积，拓扑结构简单，电路模型紧凑，空间利用率高。附图说明图1是本专利技术宽带双模带通滤波器的结构示意图。图2是本专利技术宽带双模带通滤波器的上层金属结构示意图。图3是本专利技术宽带双模带通滤波器的频率响应示意图。具体实施方式本专利技术的宽带双模带通滤波器的结构示意图如图1所示，该宽带双模带通滤波器通带特性平稳、通带选择性良好，该宽带滤波器由介质基板、位于介质板上层的金属层组成。结合图2，所述金属层4包括矩形环状谐振器和输入/输出端口，矩形环状谐振器为金属层上蚀刻的矩形环状槽线，矩形环状谐振器中心与金属层中心重合；输入/输出端口有两个，分别为第一输入/输出端口和第二输入/输出端口，其中一个作为输入端口，另一个为输出端口；所述第一输入/输出端口、第二输入/输出端口采用CPW正交馈电方式，分别设置在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置。第一输入/输出端口、第二输入/输出端口将矩形槽线环谐振器分隔为第一槽线3和第二槽线5；第一输入/输出端口包括第一CPW传输线1，第二输入/输出端口包括第二CPW传输线2；第一CPW传输线1和第二CPW传输线2位置正交，且第一CPW传输线1和第二CPW传输线2外周分别蚀刻有第三槽线和第四槽线；第三槽线分别与第一槽线3和第二槽线5的一端连通，第四槽线分别与第一槽线3和第二槽线5的另一端连通。以金属层的中心原点水平向右方向为0°，按逆时针方向旋转，第一CPW传输线1处于180°方向，第二CPW传输线2处于270°方向，第一CPW传输线1和第二CPW传输线2嵌入矩形槽线环谐振器中；第一CPW传输线1和第二CPW传输线2嵌入矩形槽线环谐振器槽线的深度占矩形环状谐振器边长的六分之一到三分之一。第一CPW传输线1和第二CPW传输线2的长度相同，宽度相同，互不接触。第一槽线～第四槽线的宽度为0.3～0.5mm。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例本实施例基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器的结构如图1所示，中间层介质板为RogersRT/droid6010/6010LM(tm)，厚度为0.635mm，相对介电常数为10.2，损耗角正切为0.0023。使用基于有限元法的3D电磁仿真软件HFSS对本专利技术提出的基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器的结构进行优化仿真，最后得出的滤波器金属板上槽线及CPW传输线的尺寸参数如下：矩形介质板的长度和宽度都等于30mm；介质板的上层金属层4上所刻矩形槽线环谐振器宽度W2＝0.4mm；第一CPW传输线1、第二CPW传输线2宽度均为W1＝1.2mm；第一CPW传输线1、第二CPW传输线2长度均为L3＝12.8mm；第一槽线3的长度为L1＝29.8mm，第二槽线5的长度为L2＝8.6mm；两条CPW传输线插入矩形环状槽线深度为L4＝3.5mm；合理选择槽线的宽度和CPW传输线插入深度来获得最优的频带内传输特性、频带选择性。图3是本实施例中的基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器带宽S参数的仿真结果曲线图。从图3中可以看出，本专利技术的宽带双模带通滤波器，工作频带为1GHz～5GHz，中心工作频率位于3.14GHz处，绝对工作带宽为684MHz，3dB相对带宽为22.5％，通带内的插入损耗保持在0.5dB以内，回波损耗保持在-10dB以下。在通带的上侧2.57GHz和下侧4.32GHz处各有一个传输零点，所以通带的低截止边沿衰减斜率为264.5dB/GHz，高截止边沿衰减斜率为54.8dB/GHz，具有良好的通带选择性能。本专利技术在实现满足宽带无线通信频带要求的同时，相比较现有基于槽线谐振器的宽带带通滤波器，具有更宽的工作带宽，更小的插入损耗，更好通带性能以及更高的通带选择性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器，其特征在于，包括介质基板和位于介质基板上层的金属层；所述金属层包括矩形环状谐振器和两个输入/输出端口，矩形环状谐振器为金属层上蚀刻的槽线，矩形环状谐振器中心与金属层中心重合；两个输入/输出端口分别为第一输入/输出端口和第二输入/输出端口，其中一个作为输入端口，另一个为输出端口；所述第一输入/输出端口、第二输入/输出端口采用CPW正交馈电方式，分别设置在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器，其特征在于，包括介质基板和位于介质基板上层的金属层；所述金属层包括矩形环状谐振器和两个输入/输出端口，矩形环状谐振器为金属层上蚀刻的槽线，矩形环状谐振器中心与金属层中心重合；两个输入/输出端口分别为第一输入/输出端口和第二输入/输出端口，其中一个作为输入端口，另一个为输出端口；所述第一输入/输出端口、第二输入/输出端口采用CPW正交馈电方式，分别设置在矩形槽线环谐振器相邻两边的中点位置。2.根据权利要求1所述的基于槽线谐振器的宽带双模带通滤波器，其特征在于，第一输入/输出端口、第二输入/输出端口将矩形环状谐振器分隔为第一槽线(3)和第二槽线(5)；第一输入/输出端口包括第一CPW传输线(1)，第二输入/输出端口包括第二CPW传输线(2)；第一CPW传输线(1)和第二CPW传输线(2)位置正交，且第一CPW传输线(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国，王强，肖如奇，吴文，朱逸飞，彭泓渊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32