一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器，其组成包括：两层RO4003C介质基板、顶层微带结构（1）、底层微带结构（3）以及在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）。所述顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）通过在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）在垂直方向上实现宽边耦合；改变滤波器的结构参数可以对通带的工作频段和带宽进行调整。该滤波器电路工作于3.05‑9.17GHz，中心频率为6.10GHz，带内插入损耗优于0.95dB，回波损耗优于13dB，15GHz内的带外抑制优于‑13dB，体现了良好的通带选择性能和带外抑制能力。

A miniaturized broadband filter with wide edge coupling structure

【技术实现步骤摘要】
一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器
本专利技术涉及现代无线通信系统中的射频微波滤波技术，设计了一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器，工作于3.05-9.17GHz，中心频率为6.10GHz，分数带宽达到了100.3%。
技术介绍
微波滤波器是无线通信系统的一种基础元件，在理想工作状态下，可以实现无失真传输特定频段内信号并完全抑制带外干扰信号的功能，在很大程度上决定着系统噪声以及对杂波干扰的抑制能力，是提高系统性能的关键之一。随着信息技术的深入发展，传输的信息量呈指数式增长，对信息传输的速率、精确性提出了更多的要求。在此需求下，无线通信系统正朝着宽带化、高性能以及小型化的方向发展。在多种通信标准提出以后，电磁应用环境日益复杂，频谱资源日益紧缺，超宽带滤波器的研究已成为微波电路设计的一大热点方向。多层宽边耦合结构常用于产生超宽带特性，具有紧耦合效果，主要发生在介质层间，电路损耗较小，电路结构紧凑，且易于加工实现，是一种理想的高性能滤波器设计结构。
技术实现思路
本技术设计了一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器，该滤波器主要由一种微带—槽线型宽边耦合过渡结构组成，其中，顶层和底层的微带结构通过中间层矩形槽孔实现在垂直方向上的宽边耦合，以实现电路的超宽带特性。该滤波器工作于3.05-9.17GHz，中心频率为6.10GHz，分数带宽达到了100.3%，15GHz内的带外抑制优于-13dB，体现了良好的带内性能的带外抑制能力。为实现上述设计目的，本技术采用的技术方案如下：该滤波器为多层电路结构，主要由一种微带—槽线型宽边耦合过渡结构组成，包含两层厚度相同的介质基板和三层金属边界（顶层、中间层和底层），两层介质基板的材料均为RO4003C，其厚度均为0.508mm，介电常数为3.55，损耗正切角为0.0029；电路顶层和底层为微带结构关于电路结构中心呈奇对称性，包含微带馈线和一个矩形微带贴片，且在矩形微带贴片的开路端耦合了一个半波长型阶跃阻抗谐振器（SIR）；中间层为接地面，在其中心刻蚀了一个矩形槽孔。在该滤波器电路中，顶层和底层的微带结构通过中间层矩形槽孔实现在垂直方向上的宽边耦合，因而耦合效率较高，容易形成超宽带特性；且改变顶层和底层的半波长SIR的阻抗比和电长度比可以对通带性能进行调整。本技术的显著优点是：电路实现了超宽带特性，通带的中心频率为6.10GHz，分数带宽为100.3%，15GHz内的带外抑制优于-13dB，体现了良好的带外抑制能力。作为优选的技术方案，该滤波器电路的输入输出端特性阻抗均为标准的50Ω，而且改变顶层和底层半波长SIR的阻抗比和电长度比可以对通带范围和带宽进行调整，具有很好的设计灵活性。由于电路为一种多层结构，易于实现小型化的和集成化，总体尺寸为29mm×16mm×1.016mm，体现了多层宽边耦合结构在超宽带滤波器设计中的优越性。附图说明图1是本技术一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器的立体结构示意图。图2是本技术一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器顶层（或底层）微带结构的示意图。图3是本技术一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器中间层矩形槽孔结构的示意图。图4是本技术一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器S参数（回波损耗S11和插入损耗S21）的仿真结果。具体实施方式下面结合说明书附图，对本技术做进一步详细说明。如图1所示，电路为多层结构，主要由一种微带—槽线型宽边耦合过渡结构组成，包含两层厚度相同的介质基板和三层金属边界，即顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）以及在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）；顶层微带结构（1）与底层微带结构（3）关于电路结构中心呈奇对称性，两者通过中间层刻蚀的矩形槽孔在垂直方向上实现宽边耦合。由于顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）具有奇对称性，在说明电路顶层和底层的详细结构时，以顶层微带结构（1）为例，如图2所示。输入端Port1的微带馈线101的长度为L1=6mm，宽度为W1=1.15mm；与微带馈线101相连的矩形微带贴片102的长度为L2=5mm，宽度为W2=4mm；在矩形微带贴片102的开路端耦合了一个半波长型阶跃阻抗谐振器（SIR）103，耦合间距为L3=1mm；在该SIR结构中，中心高阻抗微带线的长度为L3，宽度为W3=1.2mm，两侧低阻抗线的长度为L4=5mm，宽度为W4=4mm。如图3所示，在中间层接地面的中心处刻蚀了一个矩形槽孔，用于实现顶层与底层在垂直方向上的宽边耦合。该矩形槽孔的长度为Ls=19.2mm，宽度为W=6.2mm；整体电路长度为L=29mm，宽度为W=16mm。如图4所示，该滤波器的工作频段为3.05-9.17GHz，通带的中心频率为6.10GHz，分数带宽达到了100.3%，属于超宽带范畴；滤波器在通带内包含三个传输极点，插入损耗S21优于0.95dB，回波损耗S11优于13dB；在上阻带10.6GHz处包含有一个传输零点，15GHz内带外抑制优于-13dB，体现了该滤波器良好的通带选择性能和带外抑制能力。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，本技术的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器，其特征是：电路为多层结构，包含两层介质基板和三层金属边界；两层介质基板的材料为RO4003C，其厚度均为0.508mm；三层金属边界分别是顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）以及在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）；顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）通过中间层接地面（2）实现在垂直方向上的宽边耦合。/n

【技术特征摘要】
1.一种小型化宽边耦合结构的超宽带滤波器，其特征是：电路为多层结构，包含两层介质基板和三层金属边界；两层介质基板的材料为RO4003C，其厚度均为0.508mm；三层金属边界分别是顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）以及在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）；顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）通过中间层接地面（2）实现在垂直方向上的宽边耦合。


2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬五胜，童荥贇，戴薇，
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