本发明专利技术公开的一种带有传输零点的超宽带带通滤波器，旨在提供一种具有陷波特性，驻波性能优良的带通滤波器。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在介质基板正、反面左右两侧的宽边上，对称蚀刻有约束在金属地通带之间的两个对称空气桥的哑铃矩形头，位于介质基板宽边近端的第一哑铃头通过第一高阻抗短路枝节垂直连接终端的第一低阻抗开路枝节构成第一谐振器及其集总参数的等效电路，另一位于介质基板宽边远端的第二哑铃头构成与第一谐振器呈对偶关系的第二谐振器及其集总参数的等效电路；以H形枝节构成的第三谐振器及其集总参数的等效电路悬空落入在两个旗形相向对称合成的杯状截面中，其中，第一谐振器依次向和第三谐振器传输信号形成主传输链路路径。
Ultra wideband bandpass filter with transmission zeros
【技术实现步骤摘要】
带有传输零点的超宽带带通滤波器
本专利技术适用于射频微波通信系统，能够广泛应用于超宽带通信系统前端的超宽带带通滤波器。
技术介绍
滤波器是无线通信系统中不可缺少的器件之一。在通信系统中，信号会受到系统外环境噪声信号的干扰，以及系统内由于系统非线性而产生的谐波影响，这些影响会显著降低通信系统的通信质量。为了抑制系统外的干扰信号和系统内由非线性产生的谐波信号，需要在系统中加入滤波器，保证有用信号能以较小损耗通过，而对无用信号能够实现较大的抑制。随着移动通信技术的迅猛发展，超宽带无线技术越来越受到重视，在卫星通信，机载通信，5G通信等领域得到广泛应用。高速发展的超宽带通信系统对滤波器的低成本，小体积，超宽带，高抑制性能提出了更加迫切的要求。UWB信号与传统的窄带信号不一样，它是一个时间上不连续、脉冲宽度相对很窄的信号，为了增强滤波器的带外抑制特性，要求在滤波器的一侧或两侧阻带增加传输零点，以提高滤波器的边带抑制特性。另外由于超宽带通信系统中，会存在干扰信号落于通带内的情况，为了抑制这些干扰信号，需要超宽带滤波器在通带内具有陷波特性。作为UWB通信系统中的重要组成部件，微波界对UWB滤波器的研制也迅速展开。然而，超宽带UWB需要面对一个实际运用中的问题，即无线局域网(WLAN)信号(比如5.2GHz和5.8GHz处的信号)频点落在了FCC定义的UWB频带内，这样不可避免的会与超宽带UWB系统有相互干扰。为了解决超宽带(UWB)系统易受窄带信号干扰这个问题，这就需采用陷波来对此UWB进行处理。最早的超宽带滤波器由于通带内的衰减比较大，远不能满足现代超宽带系统的要求。由于传统的波导结构体积较大，不利于系统的小型化，因此，近年来国内外学者对超宽带滤波器的研究主要集中在平面结构上，因此现在报道的具有陷波特性的UWB滤波器绝大部分采用的是平面结构。在整个UWB频段范围内，由于已经存在各种窄带无线通信信号，而这些无线通信信号会严重干扰UWB系统。为了抑制在整个超宽带通带内不需要的两个频点，这就需要在通带内产生两个陷波来对此加以解决。根据陷波产生的原理，可以通过在相邻的耦合腔之间使用短路枝节来实现。然而，此方案会带来整个滤波器体积的额外增加，不利于小型化设计的实现。UWB滤波器的设计主要有以下几个难点：(1)相对带宽达到了110％，常用的窄带和宽带的滤波器设计方法(如[3]平行耦合型，交指型)已经不适用，需要有新的理论和设计方法被提出和应用；(2)性能上有了更高的要求(如带内插损和群时延要更小)。(3)频带跨度太大，通1电子科技大学硕士学位论文带内有很多其它的窄带传输信号(如：WiMAX:3.3GHz～3.6GHz，卫星C波段：3.7GHz～4.2GHz，WLAN:5.15GHz～5.35GHz&5.725GHz～5.825GHz)，因此如何在通带内加入陷波特性来抑制窄带信号也是设计难点。最初的UWB滤波器是H.Harada等人于2003年提出来的，微带馈线安置在一种特殊的复合材料表面，这种材料对高频信号可实现较大的衰减。但这种滤波器的插入损耗达到6dB，远远不能满足现代UWB系统的要求。而后，为了产生新的传输零点来改善滤波器的选择特性，引入了交叉耦合的概念，通过I/O线的紧耦合，在通带的边沿得到了两对传输零点。同时，采用90°折线形式进一步缩减了滤波器的尺寸，使得结构更加紧凑。尽管这种滤波器性能良好，但也不能无限制的提高滤波器的阶数，否则通带内不断增大的插入损耗将导致该滤波器不可用。虽然这类超宽带带通滤波器带内性能良好，但是随着结构中滤波器阶数的增加，带内插损和物理尺寸也会随之增大，导致滤波器不满足系统要求。作为超宽带系统中的一种核心器件，超宽带带通滤波器在相对带宽较大的基础上，需要满足带内插损低、带外抑制高和群时延响应平坦的条件。传统的超宽带带通滤波器阻带较窄,不能有效抑制谐波。就目前而言，现有超宽带滤波器主要采用，高低通滤波器级联，微带多模谐振技术，低温共烧陶瓷(LTCC)技术以及液晶聚合物(LCP)技术。采用高低通滤波器级联的方式，相当于用两个滤波器实现一个带通滤波器的功能，体积太大；微带多模谐振技术是实现超宽带滤波器的主流技术之一，但由于其只有一个谐振器，在结构形式上很难在通带内引入陷波点的同时，在通带外引入传输零点；低温共烧陶瓷技术和液晶聚合物技术，加工复杂，成本高，难以引入传输零点。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有超宽带滤波器的不足之处，提供一种结构简单紧凑，面积小，易于集成易于加工，具有带外抑制大，具有陷波特性，驻波性能优良的带有传输零点的超宽带带通滤波器。本专利技术的上述目的可以通过以下技术方案予以实现，一种带有传输零点的超宽带带通滤波器，包括：制有下开口槽的金属上腔体1、制有上开口槽的金属下腔体2和固定在上述上下金属下腔体之间的介质基板3，以及介质基板3正、反面上、下两边纵向对称设置的金属地通带7，其特征在于：在介质基板3正、反面左右两侧的宽边上，对称蚀刻有约束在金属地通带7之间的两个对称空气桥的哑铃矩形头缺陷图案，在介质基板3正面板体上，一条金属地通带7内侧制有连接金属地通带7的弯折线开路支节5-1及其终端短路的一段低阻抗线5-2，位于介质基板3宽边近端的第一哑铃头4-1通过第一高阻抗短路枝节4-2垂直连接终端的第一低阻抗开路枝节4-3构成第一谐振器4及其集总参数的等效电路，另一位于介质基板3宽边远端的第二哑铃头6-1通过第二高阻抗短路枝节6-2垂直连接终端第二开路低阻抗枝节6-3构成与第一谐振器4呈对偶关系的第二谐振器6及其集总参数的等效电路；在介质基板3背面板体两侧宽边上的哑铃矩形头，分别通过各自底边上低阻抗端Z形弯折过渡短路枝节9-2、11-2对中分隔连接在另一侧的金属地通带7上，形成两个旗形相向对称合成的杯状截面，以H形枝节构成的第三谐振器10及其集总参数的等效电路悬空落入在杯状截面中，其中，第一谐振器4、第三谐振器10和第二谐振器6之间的低阻抗枝节在介质基板的上下布局中有图形交叠部分，以形成超宽带的通带特性，并且第一短路枝节与主通路之间的耦合在通带内形成陷波点，第二短路枝节和所述第三短路枝节在通带外的两侧形成传输零点，第一谐振器4依次向第二谐振器6和第三谐振器10传输信号形成主传输链路路径。本专利技术具有如下有益效果：结构紧凑，面积小，成本低，对加工精度要求低，易于加工。本专利技术采用制有上下开口槽的金属上腔体和固定在上述上下金属下腔体之间的介质基板3，以及介质基板3正、反面左右两侧对称设置的金属地通带7，固定在介质基板上的滤波器，结构紧凑，面积小，有效地降低了谐振器的尺寸成本低，对加工精度要求低，易于加工。该结构与多模谐振器型微带滤波器相比，不仅可以更加方便地调节滤波器的通带和阻带，更为明显的优点是减小了滤波器的尺寸。具有带外抑制大。本专利技术的第二短路枝节和所述第三短路枝节可以在通带外的两侧形成传输零点，第一谐振器第一谐振器4依次向第三谐振器10和第二谐振器6传输信号形成主传输链路路径。利用高低阻抗线形成的电容加载效应，实现带外抑制高，通带内有陷波特性小型化的滤波器。并能通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带有传输零点的超宽带带通滤波器，包括：制有下开口槽的金属上腔体(1)、制有上开口槽的金属下腔体(2)和固定在上述上、下金属下腔体之间的介质基板(3)，以及介质基板(3)正、反面上、下两边纵向对称设置的金属地通带(7)，其特征在于：在介质基板(3)正、反面左右两侧的宽边上，对称蚀刻有约束在金属地通带(7)之间的两个对称空气桥的哑铃矩形头缺陷图案，在介质基板(3)正面板体上，一条金属地通带(7)内侧制有连接金属地通带(7)的弯折线开路支节(5-1)及其终端短路的一段低阻抗线(5-2)，位于介质基板(3)宽边近端的第一哑铃矩形头(4-1)通过第一高阻抗短路枝节(4-2)垂直连接终端的第一低阻抗开路枝节(4-3)构成第一谐振器(4)及其集总参数的等效电路，另一位于介质基板(3)宽边远端的第二哑铃矩形头(6-1)通过第二高阻抗短路枝节(6-2)垂直连接终端第二开路低阻抗枝节(6-3)构成与第一谐振器(4)呈对偶关系的第二谐振器(6)及其集总参数的等效电路；在介质基板(3)背面板体两侧宽边上的哑铃矩形头，分别通过各自底边上低阻抗端Z形弯折过渡的短路枝节(9-2、11-2)对中分隔连接在另一侧的金属地通带(7)上，形成两个旗形相向对称合成的杯状截面；以H形枝节构成的第三谐振器(10)及其集总参数的等效电路悬空落入在上述杯状截面中，其中，第一谐振器(4)、第三谐振器(10)和第二谐振器(6)之间的低阻抗枝节在介质基板的上下布局中有图形交叠部分，以形成超宽带的通带特性，并且第一短路枝节与主通路之间的耦合在通带内形成陷波点，第二短路枝节和所述第三短路枝节在通带外的两侧形成传输零点，第一谐振器(4)依次向第二谐振器(6)和第三谐振器(10)传输信号形成主传输链路路径。/n...
【技术特征摘要】
1.一种带有传输零点的超宽带带通滤波器，包括：制有下开口槽的金属上腔体(1)、制有上开口槽的金属下腔体(2)和固定在上述上、下金属下腔体之间的介质基板(3)，以及介质基板(3)正、反面上、下两边纵向对称设置的金属地通带(7)，其特征在于：在介质基板(3)正、反面左右两侧的宽边上，对称蚀刻有约束在金属地通带(7)之间的两个对称空气桥的哑铃矩形头缺陷图案，在介质基板(3)正面板体上，一条金属地通带(7)内侧制有连接金属地通带(7)的弯折线开路支节(5-1)及其终端短路的一段低阻抗线(5-2)，位于介质基板(3)宽边近端的第一哑铃矩形头(4-1)通过第一高阻抗短路枝节(4-2)垂直连接终端的第一低阻抗开路枝节(4-3)构成第一谐振器(4)及其集总参数的等效电路，另一位于介质基板(3)宽边远端的第二哑铃矩形头(6-1)通过第二高阻抗短路枝节(6-2)垂直连接终端第二开路低阻抗枝节(6-3)构成与第一谐振器(4)呈对偶关系的第二谐振器(6)及其集总参数的等效电路；在介质基板(3)背面板体两侧宽边上的哑铃矩形头，分别通过各自底边上低阻抗端Z形弯折过渡的短路枝节(9-2、11-2)对中分隔连接在另一侧的金属地通带(7)上，形成两个旗形相向对称合成的杯状截面；以H形枝节构成的第三谐振器(10)及其集总参数的等效电路悬空落入在上述杯状截面中，其中，第一谐振器(4)、第三谐振器(10)和第二谐振器(6)之间的低阻抗枝节在介质基板的上下布局中有图形交叠部分，以形成超宽带的通带特性，并且第一短路枝节与主通路之间的耦合在通带内形成陷波点，第二短路枝节和所述第三短路枝节在通带外的两侧形成传输零点，第一谐振器(4)依次向第二谐振器(6)和第三谐振器(10)传输信号形成主传输链路路径。
2.如权利要求1所述的带有传输零点的超宽带带通滤波器，其特征在于：金属上腔体(1)、金属下腔体(2)上下两个部分通过位于金属下腔体(2)侧部的销钉孔进行上下定位，上下腔体的中部都有一段横贯腔体的矩形槽，滤波器基板放置于矩形槽的正中央。
3.如权利要求1所述的带有传输零点的超宽带带通滤波器，其特征在于：介质基板(3)正面包括左右对称设置的第一谐振器(4)和第二谐振器6，以及放置于上述谐振器一侧的第一短路枝节(6)和介质基板两侧的金属地(7)上有金属化接地孔(8)。
4.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐照旭，钟鸣海，蔡喆，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51
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