利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，包括介质基板，介质基板的上表面中央设置有耦合传输结构，介质基板的下表面设置有一层方环形金属镀层，方环形金属镀层的中央还设置有关于介质基板下表面的中心对称的鱼骨型周期慢波结构。本发明专利技术中，首先改进交指结构实现了使耦合紧密度增强、带宽增加的双交指结构，该双交指结构耦合得更加紧密，能量传输得更好；然后在此双交指结构的基础上，利用蚀刻周期性谐振方孔及鱼骨型周期性慢波结构共同作用实现超宽带滤波器。本发明专利技术相比于传统超宽带滤波器，它的耦合度更高，能量传输更好，抗干扰性更强，更适合应用于现代微波毫米波电路集成中。

【技术实现步骤摘要】
利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器
本专利技术涉及一种利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，属于射频微波

技术介绍
目前，随着无线通信技术以及短距离通信系统的快速发展，人们可以利用的无线频谱资源越来越少。研究者在提高现有频谱利用率的同时，更愿意开发出新的，更宽的频带以满足人们的需求。为了解决这一瓶颈问题，2002年美国联邦通信委员会(FCC)通过了超宽带(UWB，Ultra-wideband)技术的商用许可(3.1GHz-10.6GHz)，UWB技术自此受到研究人员的广泛关注和深入研究。为了适应超宽带技术的发展，作为射频前端的核心器件之一，超宽带带通滤波器的研究已经成为无数研究者的关注对象。超宽带带通滤波器是一种射频微波电路中的滤波器件，实现传输信号通带内传输，通带外截止。传统的超宽带滤波器尺寸较大，耦合度比较小，容易受到外界信号的干扰，性能不够稳定。对于现代的无线通信领域，耦合度强，抗干扰能力强，尺寸小的超宽带滤波器性能极为重要。由于周期谐振结构有抑制带内寄生谐波，双交指耦合结构耦合度紧密，能够抵制来自其他地方的干扰。该新型周期结构滤波器利用周期谐振结构与双交指结构共同实现的超宽带滤波器，具有的高品质因素、低插入损耗、高集成度、大功率容量等特点，可以很好地运用到现代毫米波微波通信领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，本专利技术设计结构简单，尺寸小，微带结构易集成到射频通信系统中，工作带宽大，双交指结构耦合强度高，更适合应用于现代微波毫米波电路集成中。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术提供一种利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，其特征在于，包括介质基板；介质基板的上表面中央设置有耦合传输结构，耦合传输结构关于介质基板短边方向的对折线对称；耦合传输结构包括第一、第二交指结构以及金属贴片、第一至第四传输线，第一传输线、第四传输线分别位于介质基板的两端，第二传输线的一端与第一传输线连接，第三传输线的一端与第四传输线连接，第二传输线的另一端与第一交指结构的一端连接，第三传输线的另一端与第二交指结构的一端连接，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端通过金属贴片连接；金属贴片包括第一矩形金属片，第一矩形金属片的四个边沿中间分别连接第二至第五矩形金属片，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端分别通过第二和第四矩形金属片与第一矩形金属片的一对对边连接；介质基板的下表面设置有一层方环形金属镀层，方环形金属镀层的外边延伸至介质基板的边沿；沿介质基板的短边方向，在方环形金属镀层上对称设置三组第一矩形孔；方环形金属镀层的中央还设置有关于介质基板下表面的中心对称的鱼骨型周期慢波结构；在鱼骨型周期慢波结构上，沿介质基板的短边方向，在短边方向的对折线上设置第二矩形孔，在短边方向的对折线两侧设置三组第三矩形孔。作为本专利技术的进一步优化方案，鱼骨型周期慢波结构由两种大小不同的周期性矩形贴片组合而成。作为本专利技术的进一步优化方案，三组第三矩形孔与对折线之间的距离分别为0.5-0.7mm、0.6mm-0.9mm、0.9-1.2mm。作为本专利技术的进一步优化方案，鱼骨型周期慢波结构与方环形金属镀层之间的距离为0.2-0.4mm。作为本专利技术的进一步优化方案，第一、第二、第三矩形孔的长边均与介质基板的短边平行。作为本专利技术的进一步优化方案，三组第一矩形孔与对折线之间的距离分别为7.6-8mm、8-8.6mm、8.6mm-9.4mm。作为本专利技术的进一步优化方案，第一、第二交指结构均为5-9指。作为本专利技术的进一步优化方案，第二、第三矩形孔的尺寸相同。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术中的双交指结构耦合强度高，鱼骨型慢波结构配合蚀刻周期性渐变金属方孔抑制带内谐波，增强滤波器的抗干扰能力，相比普通超宽带滤波器耦合强度高，抗干扰性强；本专利技术滤波器的相对带宽FBW达到了106%，更适合应用于现代微波毫米波电路集成中；本专利技术中，交指强耦合结构配合使用鱼骨型慢波结构以及蚀刻周期性渐变金属方孔结构对交指指间缝隙距离的要求减小，降低了加工难度；本专利技术滤波器设计结构简单、尺寸小、整体性能好、耦合紧密、抗干扰能力强，成本低、微带结构易集成到射频通信系统中、工作带宽大，非常适合现代无线微波通信领域。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是耦合传输结构的示意图。图3是介质基板下表面的结构示意图。图4是鱼骨型周期慢波结构的示意图。图5是介质基板下表面的矩形孔的示意图。其中，1-第一传输线；2-第二传输线；3-金属贴片；4-第三传输线；5-第四传输线；6-介质基板；7-方环形金属镀层；8-鱼骨型周期慢波结构；9-输入端口；10-输出端口；11-第一矩形孔；12-第一交指结构；13-第二交指结构。图6是本专利技术的S11参数图。图7是本专利技术的S21参数图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术提供一种利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，如图1所示，包括介质基板。介质基板的上表面中央设置有耦合传输结构，耦合传输结构关于介质基板短边方向的对折线对称；如图2所示，耦合传输结构包括第一、第二交指结构以及金属贴片、第一至第四传输线，第一传输线、第四传输线分别位于介质基板的两端，第二传输线的一端与第一传输线连接，第三传输线的一端与第四传输线连接，第二传输线的另一端与第一交指结构的一端连接，第三传输线的另一端与第二交指结构的一端连接，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端通过金属贴片连接。如图3所示，介质基板的下表面设置有一层方环形金属镀层，方环形金属镀层的外边延伸至介质基板的边沿；沿介质基板的短边方向，在方环形金属镀层上对称设置三组第一矩形孔；方环形金属镀层的中央还设置有关于介质基板下表面的中心对称的鱼骨型周期慢波结构；在鱼骨型周期慢波结构上，沿介质基板的短边方向，在对折线上设置第二矩形孔，在对折线两侧设置三组第三矩形孔。第一、第二传输线之间利用阶跃阻抗变化匹配实现耦合传输结构，减少因输入输出端口阻抗匹配带来的干扰和误差。第三、第四传输线的作用与之相同。金属贴片包括金属贴片包括第一矩形金属片，第一矩形金属片的四个边沿中间分别连接第二至第五矩形金属片。第一矩形金属片长宽分别为1.8-2.8mm、2.8-3.8mm，第二至第四矩形金属片的大小可以相同也可以不同；当与第一、第二交指结构相连的第二、第四矩形金属片略大，尺寸为1.6mm*0.75mm，而另外与第一、第二交指结构不相连的第三、第五矩形金属片略小，尺寸为0.45mm*1.6mm时，滤波器的整体性能最好，带内带外S参数性能达到最优。鱼骨型周期慢波结构由两种大小不同的周期性矩形贴片组合而成，如图4所示，其中，大的矩形贴片的长宽分别为3.4-3.8mm、1.3-1.7mm，小的矩形贴片的长宽分别为3.0-3.4mm、0.2-0.6mm。其中，当大的矩形贴片的尺寸为3.6mm*1.5mm，小的矩形贴片的尺寸为3.2mm*0.4mm时，滤波器的带内带外性能最优，抗干扰性能最强。鱼骨型周期慢波结构与方环形金属镀层之间的距离为0.2-0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，其特征在于，包括介质基板；介质基板的上表面中央设置有耦合传输结构，耦合传输结构关于介质基板短边方向的对折线对称；耦合传输结构包括第一、第二交指结构以及金属贴片、第一至第四传输线，第一传输线、第四传输线分别位于介质基板的两端，第二传输线的一端与第一传输线连接，第三传输线的一端与第四传输线连接，第二传输线的另一端与第一交指结构的一端连接，第三传输线的另一端与第二交指结构的一端连接，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端通过金属贴片连接；金属贴片包括第一矩形金属片，第一矩形金属片的四个边沿中间分别连接第二至第四矩形金属片；介质基板的下表面设置有一层方环形金属镀层，方环形金属镀层的外边延伸至介质基板的边沿；沿介质基板的短边方向，在方环形金属镀层上对称设置三组第一矩形孔；方环形金属镀层的中央还设置有关于介质基板下表面的中心对称的鱼骨型周期慢波结构；在鱼骨型周期慢波结构上，沿介质基板的短边方向，在对折线上设置第二矩形孔，在对折线两侧设置三组第三矩形孔。

【技术特征摘要】
1.利用周期结构与双交指耦合结构共同实现的超宽带滤波器，其特征在于，包括介质基板；介质基板的上表面中央设置有耦合传输结构，耦合传输结构关于介质基板短边方向的对折线对称；耦合传输结构包括第一、第二交指结构以及金属贴片、第一至第四传输线，第一传输线、第四传输线分别位于介质基板的两端，第二传输线的一端与第一传输线连接，第三传输线的一端与第四传输线连接，第二传输线的另一端与第一交指结构的一端连接，第三传输线的另一端与第二交指结构的一端连接，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端通过金属贴片连接；金属贴片包括第一矩形金属片，第一矩形金属片的四个边沿中间分别连接第二至第五矩形金属片，第一交指结构的另一端与第二交指结构的另一端分别通过第二和第四矩形金属片与第一矩形金属片的一对对边连接；介质基板的下表面设置有一层方环形金属镀层，方环形金属镀层的外边延伸至介质基板的边沿；沿介质基板的短边方向，在方环形金属镀层上对称设置三组第一矩形孔；方环形金属镀层的中央还设置有关于介质基板下表面的中心对称的鱼骨型周期慢波结构；在鱼骨型周期慢波结构上，沿介质基板的短边方向，在短边方向的对折线上设置第二矩形孔，在短边方向的对折线两侧设置三组第三矩形孔。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：许锋，方超，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32