一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器制造技术

本实用新型专利技术设计了一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器。电路采取两层电介质，三层金属层的设计，由三个结构相同的谐振器构成。每个谐振器由敷在上、下层电介质面上的弯曲T型微带贴片和中间层的圆形耦合槽构成。其中，弯曲T型的圆心与耦合槽的圆心处在同一垂直方向；弯曲T型微带贴片由一个较大的半圆两侧除去两个小半圆后，再与一段微带线相连构成。当三个谐振器级联后，调整三个谐振器之间的距离使中间层圆形耦合槽及上、下层介质表面上两个弯曲T型微带贴片部分重叠，此时上、下层的金属边界与中间层的耦合槽共同形成宽边耦合结构；上、下层面上弯曲T型重叠的部分相当于一个阻带电路，从而产生陷波。

A broadband filter with multi-layer wide edge coupling structure and notch characteristics

The utility model designs a multi-layer wide side coupling structure wide-band filter with notch characteristics. The circuit is designed with two layers of dielectrics and three layers of metal. It is composed of three resonators with the same structure. Each resonator consists of a curved T-shaped microstrip patch on the upper and lower dielectric surfaces and a circular coupling groove in the middle layer. Among them, the center of the bent T-shaped microstrip patch is in the same vertical direction as the center of the coupling groove; the bent T-shaped microstrip patch is composed of two small semicircles removed from two sides of a larger semicircle, and then connected with a section of microstrip line. When the three resonators are cascaded, the distance between the three resonators is adjusted so that the circular coupling groove in the middle layer and the two bent T-shaped microstrip patches on the upper and lower dielectric surfaces overlap. At this time, the metal boundary of the upper and lower layers and the coupling groove in the middle layer form a wide edge coupling structure; the bent T-shaped overlapping part on the upper and lower dielectric surfaces is equivalent to a stopband circuit, resulting in notch.

【技术实现步骤摘要】
一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器
本专利技术涉及无线通信系统中微波滤波器技术，设计了一款基于多层宽边耦合结构的具有陷波特性的宽带滤波器。
技术介绍
在无线通信系统中，信号在产生、转换、收发及传输的过程中，都有可能由于外界环境的干扰而发生畸变，而微波滤波器作为无线通信系统中的频率选择器件，对系统信号的选择具有举足轻重的作用。随着现代无线通信系统的发展，窄带通信系统已经不能够满足人们对通信带宽的需求，发展宽带系统已成为一种技术需求。同时，在某些特定环境下，宽带滤波器需要滤除一些干扰信号，如5-6GHz内的WLAN信号。宽带特性微波器件设计需要电路的紧耦合来实现。基于微带平面电路的滤波器大部分属于边缘弱耦合电路，一般应用于设计窄带滤波器，并且电路往往存在尺寸过大、带内损耗较高等缺陷；相对而言，多层微带-槽线型宽边耦合结构增大了上下层微带线之间的耦合面积，使得电路实现紧耦合，较易获取电路的宽带特性，有利于设计宽带微波器件。同时，为了消除5-6GHz内WLAN信号的干扰，具有陷波特性的宽带滤波器也成为了一种需求。鉴于此，本专利技术设计了一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器，不仅可以实现滤波器的宽带特性，而且陷波带宽能够达到1.1GHz，可以很好的屏蔽频段为5.8GHz的WLAN信号，同时，多层设计也使得电路体积较小。
技术实现思路
本专利技术设计了一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器。为了实现以上结构的滤波器，本专利技术所采用的技术方案如下：电路采取两层厚度相等的电介质和三层金属层的设计，共由三个尺寸一致的谐振器构成。每个谐振器由敷在上、下层电介质面上的弯曲T型微带贴片和中间层的圆形耦合槽构成，其中，弯曲T型的圆心与耦合槽的圆心处在垂直于电路表面的同一直线上，相邻谐振器垂直方向圆心之间的距离定义为谐振器之间的距离。具有陷波特性的宽带滤波器设计是，当由三个该谐振器级联后，减小三个谐振器之间的距离d，使中间层圆形耦合槽及上、下层介质表面上两个弯曲T型微带贴片背靠背部分重叠，此时上、下层的金属边界与中间层的耦合槽共同形成宽边耦合结构；上、下层介质表面上弯曲T型重叠的部分相当于一个阻带电路，从而产生陷波特性，陷波频率可通过改变d值来调节。所述的弯曲T型微带贴片结构是指，由一个直径相对较大的大半圆金属贴片两侧除去两个小半圆后形成两个凹槽，再与微带相连而成。所述的圆形耦合槽是指在中间层金属层上刻蚀一个圆形的槽，其圆心与弯曲T型微带贴片中大半圆金属贴片的圆心处于垂直于电路表面的同一直线上。所述的三个谐振器级联是指谐振器之间利用微带线连接，其相邻谐振器之间的距离d相等。所述的两个弯曲T型微带贴片部分重叠，是指减小级联谐振器之间的微带线长度，使得谐振器之间相互靠近，最后使处在同一介质表面上的其中两个相邻弯曲T型结构背靠背部分重叠。附图说明图1是基于多层宽边耦合结构的具有陷波特性的宽带滤波器的整体电路结构图。图2是上层金属层1的具体结构图，包含三个弯曲T型微带贴片，其中两个背对背部分重叠。图3是中间层金属层2的具体结构图，包括由三个圆形耦合槽部分重叠后形成的耦合槽。图4是下层金属层3的具体结构图，包含三个弯曲T型微带贴片，其中两个背对背部分重叠。图5是本专利技术的仿真S参数图。具体实施方式本专利技术的实施及效果如图1、图2、图3、图4和图5所示。图1为电路的整体结构图，电路一共采用了三层金属层和两层电介质，包括上层金属层1，中间层金属层2和下层金属层3，O1、O2和O3为三个谐振器在垂直方向的圆心；两层电介质包括上层电介质4和下层电介质5，厚度分别为h1和h2，且h1=h2；图2为图1中上层金属层1的具体结构及尺寸说明，包括输入端微带线101和上层第一个弯曲T型微带贴片102、上层第二个弯曲T型微带贴片103和上层第三个弯曲T型微带贴片104。其中，输入端微带线101的宽度为w1，长度为L1；上层第一个弯曲T型微带贴片102、上层第二个弯曲T型微带贴片103和上层第三个弯曲T型微带贴片104的结构相同，尺寸相等，其直径为Dm的大半圆圆心分别为O1、O2和O3；上层第一个弯曲T型微带贴片102和上层第二个弯曲T型微带贴片103背对背部分重叠；弯曲T型结构由直径为Dm的大半圆除去两个直径为Dm1的小半圆后直接与输入端微带线101相连，其中，Dm1=（Dm-w1）/2；d为大半圆圆心之间的距离；w2为连接上层第二个弯曲T型微带贴片103和上层第三个弯曲T型微带贴片104之间的微带线宽度。图3为图1中中间层金属层2的具体结构及尺寸说明，包括中间层第一个圆形耦合槽201、中间层第二个圆形耦合槽202和中间层第三个圆形耦合槽203，这三个耦合槽圆心分别为O1、O2和O3且直径均相等；三个耦合槽相邻之间部分重叠，其中，Ds为单个圆形耦合槽的直径，d为耦合槽圆心之间的距离。图4为图1中下层金属层3的具体结构及尺寸说明，包括输出端微带线301和三个结构尺寸相同的下层第一个弯曲T型微带贴片302、下层第二个弯曲T型微带贴片303和下层第三个弯曲T型微带贴片304；其中，输入端微带线301的宽度为w1，长度为L1；下层第一个弯曲T型微带贴片302、下层第二个弯曲T型微带贴片303和下层第三个弯曲T型微带贴片304的结构相同，尺寸相等，其直径为Dm的大半圆圆心分别为O1、O2和O3；下层第一个弯曲T型微带贴片302和下层第二个弯曲T型微带贴片303背对背部分重叠；弯曲T型结构由直径为Dm的大半圆除去两个直径为Dm1的小半圆后直接与输入端微带线301相连，其中，Dm1=（Dm-w1）/2；d为大半圆圆心之间的距离；w2为连接下层第二个弯曲T型微带贴片303和下层第三个弯曲T型微带贴片304的微带线宽度。在本专利技术中电路所采用的介质材料为Rogers4003C，介电常数εr=3.38，损耗角正切为δ=0.0027，上、下层介质厚度分别为h1和h2，且h1=h2=0.508mm。基于以上结构的说明，本专利技术选取的电路整体尺寸为：L=26.24mm，W=15mm，L1=9mm，Dm1=4.22mm，Dm2=1.535mm，d=4.12mm，Ds=5.02mm；为了保证输入端和输出端均为50Ω的匹配线，取w1=w2=1.15mm。图5为滤波器仿真与实测效果的对比图，可以看出，下频带为1.8GHz，上频带为9GHz，绝带宽为7.2GHz，陷波中心频率为5.8GHz，以-10dB为标准，陷波带宽宽度为1.1GHz（5.3-6.4GHz）。带内插入损耗优于-2dB，回波损耗优于-15dB，陷波前后通带内群时延分别为0.08ns和0.12ns，仿真与实测效果基本吻合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器，其特征在于，电路由两层电介质和三层金属层构成，三层金属层包括上层金属层（1）、中间层金属层（2）和下层金属层（3），其中，上层金属层和下层金属层均包含弯曲T型微带贴片；/n所述的两层电介质包括上层电介质（4）和下层电介质（5），且厚度相等；/n所述的上层金属层包含输入端微带线（101）、上层第一个弯曲T型微带贴片（102）、上层第二个弯曲T型微带贴片（103）和上层第三个弯曲T型微带贴片（104），其中，上层第一个弯曲T型微带贴片（102）和上层第二个弯曲T型微带贴片（103）背对背部分重叠；/n所述的中间层金属层包括中间层第一个圆形耦合槽（201）、中间层第二个圆形耦合槽（202）和中间层第三个圆形耦合槽（203），且耦合槽相邻之间部分重叠；/n所述的下层金属层包含输出端微带线（301），下层第一个弯曲T型微带贴片（302）、下层第二个弯曲T型微带贴片（303）和下层第三个弯曲T型微带贴片（304），其中，下层第一个弯曲T型微带贴片（302）和下层第二个弯曲T型微带贴片（303）背对背部分重叠；/n所述上层、下层金属层中包含的所有弯曲T型微带贴片结构是由一个直径相对较大的大半圆金属贴片两侧除去两个小半圆后形成两个凹槽，再与微带相连而成。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有陷波特性的多层宽边耦合结构宽带滤波器，其特征在于，电路由两层电介质和三层金属层构成，三层金属层包括上层金属层（1）、中间层金属层（2）和下层金属层（3），其中，上层金属层和下层金属层均包含弯曲T型微带贴片；
所述的两层电介质包括上层电介质（4）和下层电介质（5），且厚度相等；
所述的上层金属层包含输入端微带线（101）、上层第一个弯曲T型微带贴片（102）、上层第二个弯曲T型微带贴片（103）和上层第三个弯曲T型微带贴片（104），其中，上层第一个弯曲T型微带贴片（102）和上层第二个弯曲T型微带贴片（103）背对背部分重叠；
所述的中间层金属层包括中间层第一个圆形耦合槽（201）、中间层第二个圆形耦合槽（202）和中间层第三个圆形耦合槽（203），且...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬五胜，姬晓春，张志悦，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：新型
国别省市：天津;12