基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器制造技术

本发明专利技术提出了一种基于缝隙多模谐振器的平衡超宽带带通滤波器，解决了共模干扰强、通带窄、选择性低和尺寸大的问题。滤波器包括介质基板上表面印制的两个U型与矩形微带线，金属地板上蚀刻有两条第一、第二阶梯阻抗缝隙线和多模缝隙谐振器。矩形微带线与金属底板上第一、第二阶梯阻抗缝隙线穿插处位置重合，形成了三线交指耦合结构。本发明专利技术运用U型微带转矩形缝隙线结构，将共模与差模分离，实现良好的共模抑制；三线交指耦合结构加强输入输出信号耦合；用多模缝隙谐振器对滤波器陷波特性调整。本发明专利技术拥有超带宽、小尺寸、高选择性及良好的共模抑制特性，应用于电磁微波及射频电路与系统领域中。系统领域中。系统领域中。

【技术实现步骤摘要】
基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器


[0001]本专利技术属于电磁微波和射频
，主要涉及尺寸小、频带宽的带通滤波器，具体是一种基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器，可应用于射频微波电路及系统。

技术介绍

[0002]在现有的许多无线通信系统中，对微波元件带宽和传输速率提出了更高的要求。微波滤波器作为现代通信系统中一个重要组成部分，滤波器的性能关乎到整个系统的通信质量。其中，具有小尺寸、频带宽、性能稳定等优点的超宽带(Ultra
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wideband，UWB)滤波器被广泛应用，信号具有较强的穿透力和抗干扰能力是UWB技术的显著优点。近年来，超宽带滤波器的设计方法被不断提出，超宽带滤波器根据功能的不同有多种设计方法，其中多模谐振器法成为最广泛应用的方法。多模谐振器利用其产生的高次谐振模式，对馈线端口与谐振器之间的耦合进行加强。传统微带技术的超宽带多模滤波器存在阻带较窄、带外选择性较差以及尺寸较大的缺点，无法满足超宽带滤波器高性能的要求，所以研究具有良好带外抑制特性且具有小型化特点的超宽带滤波器具有重大的意义。另一方面，随着现代电磁环境的日益复杂，抗共模抑制能力要求越来越高，因此差分电路被提出并受到广泛关注。差分电路因其出色的抗共模(CM)干扰能力，提高系统动态范围而被广泛采用。微带
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缝隙线(MS)过渡结构，因其固有的抗CM干扰能力和独立的差模(DM)响应，被广泛用于差分无源器件中。为了提升差分超宽带带通滤波器的性能，包括带内陷波、带外抑制、带外选择性、共模抑制度等，差分超宽带带通滤波器的研究受到了国内外众多学者越来越多的关注。
[0003]例如，2020年Wei Feng等学者在2015IEEE Microwave and Wireless Components Letters(vol.25,no.2,pp.76
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78,Feb.2015.)上发表的“Compact Balanced Dual
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and Tri
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band Bandpass Filters Based on Stub Loaded Resonators,”论文中，提出了一种新型的具有高共模(CM)抑制的双带或三频差模(DM)带通滤波器。该滤波器设计了双带平衡带通滤波器和三带平衡带通滤波器。该滤波器采用四种矩形变形地面结构来增加I/O端口与开路加载枝节之间的耦合，从而提高了DM通带性能。该滤波器输入端口采用两个并联四分之一波长的开放存根三波段滤波器可以导致第一和第二通带之间的一个传输零点，从而实现高选择性。通过在该滤波器双模开路负载谐振器上再添加两个存根，可以获得三模单反。该滤波器第二和第三DM频率可以分别独立控制，通过改变类似于双模谐振器的中心加载的开螺负载的长度，可以在不影响DM频率的情况下调整CM频率，这类似于双模谐振器。
[0004]但由于不同频带之间的相互依赖性比双波段滤波器更强，因此很难实现对第二和第三通带带宽的独立控制，且由于该滤波器只能通过开载螺根谐振器形成两种谐振模，无法引入多传输极点，从而导致带宽较窄，且该滤波器无法对陷波特性进行便捷调整。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种高选择性和有良好共模
抑制的基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器。
[0006]本专利技术是一种基于多模缝隙线谐振器的平衡宽带带通滤波器，设XOY直角坐标系的原点位于介质基板的中心，在印制有金属地板的介质基板上设计有带通滤波器结构，在金属地板上蚀刻有缝隙线结构，带通滤波器结构及缝隙线结构均相对于XOY直角坐标系中的Y轴对称，其特征在于，
[0007]介质基板1的上表面印制有两个开口相背的U型微带线2与两个矩形微带线3，该两个U型微带线2与两个矩形微带线3均关于分布在介质基板1上表面上的平面直角坐标系XOY的Y轴镜像对称；且U型微带线2开口处与介质基板1边缘处重合，U型微带线2中平行于X轴的矩形微带臂和垂直于X轴的矩形微带底的微带线宽度相等，微带底的长宽比在4:1
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5:1范围内，微带臂的长宽比在3:1
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4:1范围内；矩形微带线3的长边与X轴平行，短边与X轴垂直，两个矩形微带线3的长宽比在1:1
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2:1范围内，矩形微带线3与U型微带线2之间的间距范围为0.1mm
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0.5mm。
[0008]金属地板4表面上关于Y轴镜像蚀刻有第一阶梯阻抗缝隙线5，第二阶梯阻抗缝隙线6和多模缝隙线谐振器7，其中的第一阶梯阻抗缝隙线5包括有矩形缝隙线和连接在矩形缝隙线内侧短边中心沿X轴延伸的单线形缝隙线；第二阶梯阻抗缝隙线6为相互平行的双线形缝隙线，双线形缝隙线的上侧缝隙线为L型缝隙线，L型缝隙线短边位于双线形缝隙线外侧一端，且位于X轴上侧，双线形缝隙线的下侧缝隙线为直线形缝隙线，第二阶梯阻抗缝隙线6中的双线形缝隙线平行且夹持于第一阶梯阻抗缝隙线5的单线形缝隙线两侧；所述第一阶梯阻抗缝隙线5的矩形低阻抗缝隙线位于U型微带线2正下方投影位置；所述多模缝隙线谐振器7关于Y轴镜像对称，由上矩形缝隙线，下矩形缝隙线和一段垂直于上、下矩形缝隙线的线形缝隙线共同构成一个“工”字形缝隙线，或者说，是由一个T型枝节缝隙线和一个矩形缝隙线构成，下矩形缝隙线位于X轴上方，且平行于X轴，其中心点与坐标原点重合，该矩形缝隙线短边边缘分别与其两侧第二阶梯阻抗缝隙线6内端相连；介质基板1上表面的矩形微带线3与金属地板4上蚀刻的第一阶梯阻抗缝隙线5以及第二阶梯阻抗缝隙线6位置有重合，共同构成三线交指耦合结构。
[0009]本专利技术解决了尺寸小、频带窄、选择性低及共模干扰强的技术问题。
[0010]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
[0011]多谐振点实现UWB带通特性：本专利技术在介质基板下表面的金属地板上蚀刻有多模缝隙线谐振器，本专利技术首次提出五模谐振器，通过调整多模缝隙线谐振器中的上、下矩形缝隙线的尺寸，可以在通频带内引入多传输极点，在各个传输极点间通过强耦合作用，实现滤波器的超宽带特性。
[0012]带外抑制性能较好：本专利技术在金属地板上蚀刻有关于XOY平面直角坐标系的Y轴投影位置蚀刻有多模缝隙线谐振器，该多模缝隙线谐振器包括中心点位于XOY平面直角坐标系原点的均匀矩形缝隙线和一个纵向线形枝节，通过更改矩形缝隙线的长短边尺寸，可以调整谐振中心频率，因其固有特性可增加传输零点，有效抑制高次谐波，提高带通滤波器的带外抑制性能。
[0013]陷波特性方便更改：本专利技术在金属地板上蚀刻有第二阶梯阻抗缝隙线，其中第二阶梯阻抗缝隙线中的上线形L型缝隙线，通过改变L型缝隙线的短边枝节尺寸大小，可以控制陷波带的中心频率。结构简单灵活，不增加滤芯尺寸。
[0014]尺寸小型化，共模抑制效果较好：本专利技术在介质基板的上表面使用了U型微带线结构，在金属地板上蚀刻有关于XOY平面直角坐标系的Y轴镜像对称的两个第一阶梯阻抗缝隙线，两者共同构成微带转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多模缝隙线谐振器的平衡宽带带通滤波器，XOY直角坐标系的原点位于介质基板的中心，在印制有金属地板的介质基板上设计有带通滤波器结构，在金属地板下表面上蚀刻有缝隙线结构，带通滤波器结构及缝隙线结构均相对于XOY直角坐标系中的Y轴对称，其特征在于，介质基板(1)的上表面印制有两个开口相背的U型微带线(2)与两个矩形微带线(3)，该两个U型微带线(2)与两个矩形微带线(3)均关于分布在介质基板(1)上表面上的平面直角坐标系XOY的Y轴镜像对称；且U型微带线(2)开口处与介质基板(1)边缘处重合，且U型微带线(2)中平行于X轴的矩形微带臂和垂直于X轴的矩形微带底的微带线宽度相等；金属地板(4)表面上关于Y轴镜像蚀刻有第一阶梯阻抗缝隙线(5)，第二阶梯阻抗缝隙线(6)和多模缝隙线谐振器(7)，其中的第一阶梯阻抗缝隙线(5)包括有矩形缝隙线和连接在矩形缝隙线内侧短边中心沿X轴延伸的单线形缝隙线；第二阶梯阻抗缝隙线(6)为相互平行的双线形缝隙线，双线形缝隙线的上侧缝隙线为L型缝隙线，L型缝隙线短边位于双线形缝隙线外侧一端，且位于X轴上侧，双线形缝隙线的下侧缝隙线为直线形缝隙线，第二阶梯阻抗缝隙线(6)中的双线形缝隙线平行且夹持于第一阶梯阻抗缝隙线(5)的单线形缝隙线两侧；所述多模缝隙线谐振器(7)关于Y轴镜像对称，由上矩形缝隙线，下矩形缝隙线和一段垂直于上、下矩形缝隙线的线形缝隙线共同构成一个“工”字形缝隙线，其中心点与坐标原点重合，该矩形缝隙线短边边缘分别与其两侧第二阶梯阻抗缝隙线(6)内端相连；介质基板(1)上表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，乔璐妍，韩颖，李蕊，魏峰，杨勇，杨晓宁，李文淼，毕研强，李西园，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：