基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器。该滤波器的特征在于：所述滤波器的外形由两个六角T型谐振器和耦合线组成，保证了滤波器结构的紧凑性；并且在输入和输出端口增加两个长方形谐振器为开路枝节，保证了滤波器的快速滚降；另外在滤波器上加入带阻结构，保证了滤波器足够宽的阻带带宽，可以实现良好的特性。另外，信号输入端口和信号输出端口分别设置在主滤波器的左侧和右侧。本发明专利技术提供了一种新型的低通滤波器拓扑结构，该结构较为紧凑，实现了小型化的要求，且性能优于其他结构的低通滤波器。

【技术实现步骤摘要】
基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器
：本专利技术涉及到微波通信领域，是一种结构紧凑、制作简单，并可用于微波电路进行滤波的基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器。
技术介绍
：目前，在射频和微波领域，使用的比较广泛的电子器件是微带滤波器，因为微带滤波器是平面结构，它可通过调节介质的介电常数来控制工作频率，此外，它具有尺寸小、易于加工、易于和有源电路集成、成本低等许多优点，所以，微带滤波器是近年来专家学者们研究的热点。从有无有源器件（单极型管、集成运放）组成来看，微带滤波器可以分为有源、无源两种。其中，有源滤波器滤波性能好、补偿无功功率以及具有动态补偿无功功率，具有很多优点，但是它也有着许多缺点，如体积大，功耗大，容量小以及成本较高等，这些缺点表明对有源滤波器的研究存在着一定的困难。而与有源滤波器不同的是，无源滤波器无论是在易于集成方面，还是抗噪声干扰和传输增益方面，都具有很大的优势，所以，这导致了更多的专家们对无源滤波器进行研究。随着科学的发展与进步，越来越多的通信系统出现在我们的生活中，比如出现较早的蓝牙、数字广播、GSM，还有近些年才出现的WLAN、WiMAX、数据链等各种技术，对频谱的划分要求越来越高。而低通滤波器因为是一种选频元件，不仅可以放置在接收机的前端用来限制有效工作带宽，还可以放置在带通滤波器的前端消除系统的寄生通带、抑制谐波，所以在通信系统中扮演着非常重要的角色。滤波器一般分为低通、高通、带通和带阻滤波器。而低通滤波器是最常用的选频元件，无论是带通、带阻还是高通滤波器，都可以通过对低通滤波器进行变换得到。在无线通信系统中，低通滤波器的作用是实现低频信号正常通过，高频信号被抑制，对通信系统中的干扰进行抑制，从而提高通信系统的性能。在无线通信系统中，低通滤波器主要有两种使用方式，一是置于系统接收机的前端，另一种是利用低通滤波器的相对宽阻带特性，将低通滤波器放置在系统带通滤波器的前面。一个好的低通滤波器要达到小型化和高性能的要求，其中高性能又分为宽阻带和快速滚降特性，宽阻带技术又叫抑制寄生通带技术，目前主要通过搬移寄生通带和加入阻抗特性的结构两种方法达到抑制寄生通带的目的。并且小型化、高性能的低通滤波器对抑制谐波和杂散信号的通信系统提出了更高的要求。所以，这两个特性就成为近些年低通滤波器的研究方向和重点。理想的滤波器应该是这样一种二端口网络：在通带范围内它能使信号完全传输，而在阻带范围内他使信号完全不能传输。其中由于低通滤波器的主要作用是抑制高频信号，通过低频信号，因此可以用来抑制干扰，是最常用的选频元件。所以对于低通滤波器在系统中的应用，人们总是想能够尽量使其插入损耗降低而使其阻带尽量扩宽，而在系统的设计时，通常要求微波滤波器的尺寸尽可能小，研发周期尽可能短，价格成本尽可能低等等。随着科技的进步、社会的发展和对滤波器的研究，高性能、低损耗和小型化成为了滤波器研究的重点和滤波器发展的必然趋势。从实用的角度出发，对所有手持式电子设备，如便携移动电话等，微型化是一个重要的研究课题。在射频部分，虽然单片微波集成电路（MMIC）的出现预示着射频有源电路如放大器、调制器、频率转换器的微型化越来越成为可能。但对射频滤波器和振荡器等含有谐振器的电路的尺寸缩小的优化方面还存在许多有待解决的问题。因此，滤波器的小型化和性能的提高将继续是两大重要课题。微波滤波器小型化通常采用的几种方法：1、采用高介电常数材料减小滤波器的尺寸。2、采用多层技术减小滤波器的体积。3、采用对称结构设计滤波器等。由于微带谐振器易于和其它微波电路集成的优点，成为目前开发微波元器件的热点。本设计中用到的六角型谐振器是实现手段之一，其原理在于：对常见的高低阻抗低通滤波器进行结构改进。将低通滤波器中的部分传输线用与其等效的六角T型谐振器替代，实现了带阻结构嵌入到低通滤波器的内部，既对阻带近端由低次谐波产生的寄生通带进行抑制，又不影响低通滤波器的通带内性能。该低通滤波器性能优越，体积比常见的高低阻抗低通滤波器体积更小。常用微带谐振器可以是圆形、方形、环形或折线等形式。从现有文献来看，已经研究的低通滤波器主要包括：阶梯阻抗谐振器（SIR）、缺陷地结构（DGS）滤波器和发卡式结构滤波器等。
技术实现思路
为了满足微波技术发展的需求，本专利技术的主要目的是，提供了一种基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器。本专利技术提供一种基于六角T型谐振器的低通滤波器的拓扑结构。由于对于实际情况，很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，而只能采用数值方法来证明。学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。商用的高频电磁仿真软件有多种，我采用的是HFSS对提出的低通滤波器结构进行优化。再将优化的结构制成样品，对样品测试，用实验的方法证实该滤波器拓扑结构。本专利技术是一种基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器。采用介电常数ɛr=2.2，介质厚度h=0.508mm的材质进行仿真优化。本专利技术新型结构的实际尺寸为11.58mm*12.32mm，其中馈线宽度为1.69mm。所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，有一对输入信号端口和输出信号端口，分别设置在所述滤波器结构的左侧和右侧，馈线宽度为1.69mm。所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器的外形由两个六角T型谐振器和耦合线组成，其中六角T型谐振器的长度为2mm，其直径为4mm，宽度1.99mm，保证了滤波器结构的紧凑性。这是滤波器的主体，相应尺寸是经过优化得来的。所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，在输入和输出端口处增加两个长方形谐振器为开路枝节，其中长方形谐振器的长度为7.96mm，保证了滤波器特性曲线的快速下降，实现了滤波器良好的特性，其性能更优。所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，加入了两个长方形贴片，其中长度为2.06mm，宽度为1.99mm，和倒L型微带线组成带阻结构。加入了这样两个长方形贴片之后，滤波器的阻带相比之前更宽，从而保证了滤波器足够宽的阻带带宽。在本专利技术的具体实施例子中，所述六角T型谐振器结构、耦合线和馈线材质均为铜箔。从现有文献来看，已经研究的低通滤波器主要包括：阶梯阻抗谐振器（SIR）、缺陷地结构（DGS）滤波器和发卡式结构滤波器等。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，微带基片的介电常数为2.2,介质厚度为0.508mm，包括两个六角T型谐振器、两个长方形谐振器、两个长方形贴片、耦合线和馈线。所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器中央设置一对互相垂直的水平中轴微带线和垂直中轴微带线；垂直中轴微带线的两端分别设置一个六角T型谐振器；水平中轴微带线的两端分别设置一个长方形谐振器；在每个长方形谐振器与垂直中轴微带线之间的水平中轴微带线上分别连接一个倒L形微带线，两个倒L形微带线位于水平中轴微带线上方，其端部朝着垂直中轴微带线方向都设置一个长方形贴片；两个长方形谐振器与水平微带线连接的中心位置背离垂直中轴微带线方向都有凸出部分，设置馈线，作为输入、输出端口。本专利技术的于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，具体尺寸如下：两个所述一对对称的输入、输出端口馈线宽度为1.69mm，馈线长0.4mm；所述六角T型谐振器的上下水平边长2mm，水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，微带基片的介电常数为2.2,介质厚度为0.508mm，包括两个六角T型谐振器、两个长方形谐振器、两个带阻结构、耦合线和馈线，其特征在于：所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器中央设置一对互相垂直的水平中轴微带线和垂直中轴微带线；垂直中轴微带线的两端分别设置一个六角T型谐振器；水平中轴微带线的两端分别设置一个长方形谐振器；在每个长方形谐振器与垂直中轴微带线之间的水平中轴微带线上分别连接一个倒L形微带线，两个倒L形微带线位于水平中轴微带线上方，其端部朝着垂直中轴微带线方向都设置一个长方形贴片，组成带阻结构；两个长方形谐振器与水平微带线连接的中心位置背离垂直中轴微带线方向都有凸出部分，设置馈线，作为输入、输出端口。

【技术特征摘要】
1.一种基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，微带基片的介电常数为2.2,介质厚度为0.508mm，包括两个六角T型谐振器、两个长方形谐振器、两个带阻结构、耦合线和馈线，其特征在于：所述基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器中央设置一对互相垂直的水平中轴微带线和垂直中轴微带线；垂直中轴微带线的两端分别设置一个六角T型谐振器；水平中轴微带线的两端分别设置一个长方形谐振器；在每个长方形谐振器与垂直中轴微带线之间的水平中轴微带线上分别连接一个倒L形微带线，两个倒L形微带线位于水平中轴微带线上方，其端部朝着垂直中轴微带线方向都设置一个长方形贴片，组成带阻结构；两个长方形谐振器与水平微带线连接的中心位置背离垂直中轴微带线方向都有凸出部分，设置馈线，作为输入、输出端口。2.如权利要求1所述的基于六角T型谐振器的小型化低通滤波器，其特征在于：两个所述一对对称的输入、...

【专利技术属性】
技术研发人员：温殿芸，张友俊，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31