基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种新型的基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器。该滤波器的特征在于：所述滤波器的外形由E型谐振器(1)和多模谐振器组成，保证了滤波器结构的紧凑性；在低阻抗线部分(3)内嵌开路短截线(7)，提高了滤波器的抑制性能，实现了小型化的要求；在单陷波超宽带滤波器的基础上加载一个E型谐振器，E型谐振器包括第一开路谐振枝节(4)，第二开路谐振枝节(6)，中心开路谐振枝节(5)，之间通过耦合可得到三陷波。在第一开路谐振枝节(4)和中心开路谐振枝节(5)的最右侧分别倒置一个小长方形枝节，可以提高陷波抑制特性。此设计可以在不增加滤波器面积的基础上，实现多陷波的功能，且陷波抑制特性优异。

Three notch ultra wideband bandpass filter based on e-resonator

【技术实现步骤摘要】
基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器
：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E型谐振器的超宽带带通滤波器。
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，数据链等各种技术，对频谱的划分要求越来越高。2002年美国联邦通信委员会(FederalCommunicationsCommission，FCC)将3.1GHz至10.6GHz的频段批准用于商业通信，这个波段称为超宽带。超宽带(Ultra-wideband，UWB)技术最初用于军事应用，由于随着该技术的迅速发展和对无线业务的需求不断增加，因此该技术被应用于各种领域。由于UWB系统通带带宽相对较大，通带中许多窄带为无用或者干扰信道，需要采取相应举措对此种窄带信号进行抑制。具体说来，干扰信号包括：频率范围从5.15GHz到5.825GHz的无线局域网(WLAN)、从3.1GHz到3.8GHz的全球微波互联接入系统(WiMAX)、6.1GHz与6.8GHz附近的RFID及从4GHz到8GHz的C波段和从8GHz到12GHz的X波段信号。避免上述信号对UWB系统可能产生的干扰，是当前UWB滤波器设计中提出陷波阻带要求的初衷。此外，上述潜在干扰信号频率和带宽各异，如何采取有效技术手段灵活应对不同中心频率和带宽的干扰信号，已成为当前UWB滤波器设计中的热点和难点问题之一。此滤波器的专利技术目标是设计具有抑制WiMAX，WLAN和RFID卫星通信系统干扰信号特性的超宽带带通滤波器。从现有文献来看，已经研究的具有陷波特性的超宽带滤波器主要包括：外加开路枝节陷波滤波器、马刺狭缝结构陷波滤波器、缺陷地结构(DGS)滤波器陷波滤波器等。
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E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器。本专利技术提供一种基于E型谐振器的三陷波超宽带带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HFSS13.0对提出的三陷波超宽带滤波器结构进行优化仿真，仿真结果与理论分析一致。本专利技术是一种基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器。采用介电常数εr＝2.65，介质厚度h＝1mm的材质进行仿真优化,本专利技术新型结构的实际尺寸为47mm*9.74mm。所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，微带基板的两侧分布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1.16mm。所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器的外形由一个E型谐振器和一个三模谐振器组成，其中E型谐振器包括第一开路谐振枝节(4)，第二开路谐振枝节(6)，中心开路谐振枝节(5)，这是滤波器的主体。在E型谐振器最上面的枝节和中间的枝节上设置两个小长方形枝节，组成提高陷波抑制结构。E型谐振器去掉中心开路谐振枝节时，与超宽带滤波器进行耦合产生第二陷波，加上中心开路谐振枝节即产生第三陷波，E型谐振器相应尺寸是经过优化得来的。所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，在三模谐振器的低阻抗线部分(3)内嵌开路短截线(7)，其中开路枝节长为13.1mm，宽为0.1mm，产生第一陷波，能够有效抑制WiMAX波段的干扰，提高了滤波器陷波性能，并且不增加滤波器的面积，保证了滤波器小型化的实现。在本专利技术的具体实施例子中，所述E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，已经研究的具有陷波特性的超宽带滤波器主要包括：外加开路枝节陷波滤波器、马刺狭缝结构陷波滤波器、缺陷地结构(DGS)滤波器陷波滤波器等。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括一个E型谐振器(1)、一个开路短截线(7)、一个低阻抗线(3)、两个高阻抗线(2)和微带馈线；所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器在MMR中低阻抗线部分(3)内嵌一个开路短截线(7)，低阻抗线在两个高阻抗线的中间；在MMR上方0.1mm处加载一个E型谐振器，在E型谐振器的第一开路枝节(4)和中心开路枝节(5)上放置两个小长方形枝节，组成提高陷波抑制结构；微带基板的两侧分布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1.16mm。本专利技术的基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，具体尺寸如下：所述的MMR中高阻抗线长为7.8mm，宽为1.1,6mm，低阻抗线长为15.2mm，宽为1.17mm，MMR的耦合线的长度为7.9mm；在低阻抗线部分(3)内嵌一个开路短截线(7)，开路短截线的长为13.1mm，宽为0.1mm，低阻抗线上下平行枝干宽为0.1mm，左右平行枝干宽为1mm；在MMR中低阻抗线的上方0.1mm处加载一个E型谐振器(1)，E型谐振器的宽为0.2mm，E型谐振器的第一开路谐振枝节(4)长为5.3mm，第二开路谐振枝节的长为(6)5.9mm，中心开路谐振枝节的长为(6)5.5mm；在第一开路谐振枝节和中心开路谐振枝节最右边上各朝下方放置一个小长方形枝节，长为2mm，宽为0.2mm。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供了一种新型的多陷波特性的超宽带带通滤波器拓扑结构，即基于E型型谐振器的超宽带带通滤波器；将所仿真优化的具有多陷波特性的超宽带滤波器和理论分析对比，结果表明，本专利技术滤波器整体性能与理论分析一致；本文设计的具有陷波特性的超宽带滤波器的频率带宽为3.1GHz-10.2GHz,相对带宽为107％,通带内的插入损耗小于1dB,并且通带内的回波损耗均低于10dB；三个陷波中心频率为f1＝3.8GHz，f2＝5.1GHz，f3＝6.6GHz，陷波的插入损耗分别达到-12dB、-14.3dB和-13.2dB，每个陷波的相对带宽为1.5％、1.2％、0.9％，展现出了较好的窄带抑制特性，可以有效的抑制WiMAX、WLAN和RFID频段对超宽带通信频段的干扰。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括一个微带基板、一个E型谐振器、一个三模谐振器、一个开路短截线和微带馈线；其特征在于：所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器由一个λ/2低阻抗线部分(3)和两个相同的λ/4高阻抗线部分(2)连接组成MMR；MMR和馈线之间通过耦合间隙耦合，形成超宽带；在λ/2低阻抗线里内嵌开路短截线(7)，以减少低阻抗线两侧的宽度来增大开路支节的宽度；高频电流主要从低阻抗线两侧的微带线流过，流过开路支节线的较少，从而减少支线开路支节与耦合微带线之间的耦合；在此基础上加载了一个E型谐振器，E型谐振器包括第一开路谐振枝节(4)，第二开路谐振枝节(6)，中心开路谐振枝节(5)，在E型谐振器最上面的枝节和中间的枝节上设置两个小长方形枝节，组成提高陷波抑制结构；当低阻抗线里内嵌的开路短截线的长为L

【技术特征摘要】
1.一种基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括一个微带基板、一个E型谐振器、一个三模谐振器、一个开路短截线和微带馈线；其特征在于：所述基于E型谐振器的三陷波超宽带带通滤波器由一个λ/2低阻抗线部分(3)和两个相同的λ/4高阻抗线部分(2)连接组成MMR；MMR和馈线之间通过耦合间隙耦合，形成超宽带；在λ/2低阻抗线里内嵌开路短截线(7)，以减少低阻抗线两侧的宽度来增大开路支节的宽度；高频电流主要从低阻抗线两侧的微带线流过，流过开路支节线的较少，从而减少支线开路支节与耦合微带线之间的耦合；在此基础上加载了一个E型谐振器，E型谐振器包括第一开路谐振枝节(4)，第二开路谐振枝节(6)，中心开路谐振枝节(5)，在E型谐振器最上面的枝节和中间的枝节上设置两个小长方形枝节，组成提高陷波抑制结构；当低阻抗线里内嵌的开路短截线的长为L5-2d时，低阻抗线里相当于没有内嵌开路短...

【专利技术属性】
技术研发人员：马艳芳，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