带通滤波器、包括其的电子装置以及制造其的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及带通滤波器、包括其的电子装置以及制造其的方法。该带通滤波器包括传输线路和位于所述传输线路中的至少一个带通滤波器单元，该传输线路包括导体带（２），该带通滤波器单元包括至少一个开口环谐振器（６、７）、电感元件（４、４１）以及电容元件（３）。该带通滤波器具有其中可识别出至少一个通带的频率响应。导体带（２）、开口环谐振器（６、７）、电感元件（４、４１）以及电容元件（３）被形成为所需尺寸，并被布置成使得所述带通滤波器对于所述通带内的频率表现为：对于所述通带内的至少一个频率范围，表现为左手传输线路，而对于所述通带内的至少另一个频率范围，表现为右手传输线路，由此提供大带宽。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及带通滤波器的领域，特别涉及基于开口环谐振器(split-rings resonator)和互补开口环谐振器(complementary split-ringsresonators)的带通滤波器。
技术介绍
在许多电子系统中，例如，在无线电通信系统中，带通滤波器是重要的部件。例如，对于超宽带(UWB)通信的兴趣的不断增长(至少部分地是由于美国联邦通信委员会(U.S.Federal CommunicationCommision)在2002年准许将3.1到10.6GHz的对应频谱无限制地用于室内和手持系统)已导致对UWB部件和系统的关注日益增加。UWB系统的关键部件之一是UWB带通滤波器，其应当呈现出足够的带宽，且当然应该呈现出对相关频带以外的频带的足够阻挡特性。另外，该带通滤波器必须具有相当小的尺度。这也同样适用于UWB领域以外的带通滤波器。已经尝试了不同的方法。例如，Hand Wang，et al.，“Ultra-WidebandBandpass Filter With Hybrid Microstrip/CPW Structure”，IEEE Microwaveand Wireless Components Letters，Vol.15，No.12，Dec.2005公开了一种基于混合微带和共面波导结构的UWB带通滤波器。其它尝试基于所谓的开口环谐振器(SRR)或互补开口环谐振器(CSRR)。利用这些类型的单元，结合其它组成元件(如电容和电感)，可以实现左手和右手传输介质。左手介质的特征在于其呈现电场矢量(E)、磁场矢量(H)以及传播矢量(k)左手三元组(triplet)，而不是常规传播介质(即，右手介质)所呈现的右手三元组(例如参见V.G.Veselago，“The electrodynamics of substances with simultaneouslynegative values ofεandμ”，Sov.Phys.Usp.Vol.10，No.4，pp.509-514，Jan.-Feb.1968)。例如，Jordi Bonache，et al.，“Microstrip Bandpass Filters with WideBandwidth and Compact Dimensions ”， Microwave and Optical TechnologyLetters，Vol.46，No.4，August 20，2005公开了待实现在微带技术中的具有小尺度的基于CSRR的带通滤波器。该带通滤波器具有基于包括CSRR(或者，更具体来说是双开口CSRR，即DS-CSRR)的单元的拓扑结构，该CSRR被蚀刻在接地层中，且通过介电层与包括由所谓的接地线脚(grounded stub)连接到接地层的导体带的导电结构相分隔。图1a示出了单个滤波器单元的总体拓扑结构。该滤波器按“右手结构”工作(即，它充当常规传播介质)，其等效电路模型(如图1b所示)包括由图1b中的两个电感“L/2”表示的对应于导体带的电感，和位于所述两个电感之间的到地的连接，该连接包括并联的电感(Lp)(对应于线脚对的电感)和一电路，该电路包括串联的电容(Cc)(对应于线路接地电容)和所谓的谐振回路，该谐振回路包括并联布置的电容(Cr)和电感(Lr)并对应于DS-CSRR回路。该电路布局被宣称提供了具有小尺寸并且适合于要求宽带宽的应用的滤波器。从Jordi Bonache，et al.，“Novel Microstrip Bandpass Filters Based onComplementary Split-Ring Resonators”了解到一种另选的左手结构，该文献公开了充当具有可控带宽的左手传输线路的多个单元。每个单元都包括位于介电层的一侧的CSRR(该CSRR被刻蚀在微带的接地层中)、位于另一侧的被两个间隙中断的导体带(所述导体带在这些间隙处具有显著增大的宽度以增加电容)、以及连接到位于这些间隙之间的导体线路的分流金属线，所述分流金属线借助通孔接地，由此构成了所谓的“线脚对”。图2a示出了单个滤波器单元的总体拓扑结构。该单元的等效电路模型(如图2b所示)包括两个电容(2Cs)(对应于导体带中的间隙)，和位于所述两个电容之间的接地的连接，该连接包括并联的电感(分流电感Lp，对应于接地线脚的电感)和一电路，该电路包括串联的电容(Cc)(对应于线路接地电容，或者更精确地说对应于如下电容，即，该电容取决于与CSRR的内开口内的金属面对面的串联间隙之间的金属间区的部分)和所谓的LC谐振回路，该LC谐振回路包括并联的电容(Cr)和电感(Lr)(并对应于CSRR)。据称，可以获得电学上小的装置，并且通过将多个CSRR与多个串联间隙组合起来，可以实现具有向后(或左手)波传播的带通结构。还公开了应当如何在电路的中心频率f0处使影像阻抗(或布洛赫阻抗ZB)与端口处的基准阻抗(其通常被设定为Z0＝50欧姆)相一致。现在，考虑图2b所示的电路，并假设它可以由其具有串联阻抗Zs和分流阻抗Zp(如图2c所示)的T电路模型来描述，在f0处，以下条件应当成立Zs＝-jZ0并且Zp＝jZ0为了在基本单元的输入与输出端口之间提供对应于φ＝90°的相移，该条件是必须的。阐明了对偶解(Zs＝jZ0并且Zp＝-jZ0)与电路的电容性串联阻抗不相容。另外阐明了在滤波器的中央频率处，串联电抗是负的(即，电容性的)，而分流电抗(对应于Lp与耦合到线路的CSSR的阻抗的并联组合)是正的(即，电感性的)。因此，由这种单元组成的周期结构将表现为左手传输线路。该文献还描述了可以如何计算合适的元件值。在Jordi Bonache，et al.，“Ultra Wide Band Pass Filters(UWBPF)Based on Complementary Split Ring Resonators”，Microwave and OpticalTechnology Letters，Vol.46，No.3，pp.283-286，A ugust 5，2005中公开了基于CSRR的带通滤波器的其它示例。现在，已经发现这些左手方法和右手方法不总是适当的，尽管它们可以为许多应用提供合适的频率响应。例如，已经发现它们可能并非一直提供足够的带通特性。
技术实现思路
本专利技术的一方面涉及一种基于或包括平面传输介质(诸如微带、共面波导、带状线等)的带通滤波器，该平面传输介质包括传输线路，所述传输线路包括至少一个导体带。所述带通滤波器在所述传输线路中具有至少一个带通滤波器单元，所述滤波器单元包括至少一个开口环谐振器(诸如开口环谐振器、互补开口环谐振器或双开口互补开口环谐振器)、至少一个电感元件(诸如将所述导体带接地的线脚)以及至少一个电容元件(诸如所述导体带中的间隙)。所述带通滤波器具有其中可以识别出至少一个通带的频率响应。根据本专利技术，所述导体带、所述至少一个开口环谐振器、所述至少一个电感元件以及所述至少一个电容元件被形成为所需尺寸，并且被设置为使得带通滤波器针对所述通带内的频率表现为对于所述通带内的至少一个频率范围，表现为左手传输线路，而对于所述通带内的至少另一个频率范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带通滤波器，该带通滤波器包括平面传输介质，该平面传输介质包括传输线路，所述传输线路包括导体带（２），所述带通滤波器在所述传输线路中具有至少一个带通滤波器单元（１），所述带通滤波器单元（１）包括至少一个开口环谐振器（６、７）、至少一个电感元件（４、４１）以及至少一个电容元件（３），所述带通滤波器具有其中可识别出至少一个通带的频率响应，该带通滤波器的特征在于：所述导体带（２）、所述至少一个开口环谐振器（６、７）、所述至少一个电感元件（４、４１）以及所述至少一个 电容元件（３）被形成为所需尺寸，并被布置成使得所述带通滤波器对于所述通带内的频率表现为：对于所述通带内的至少一个频率范围，表现为左手传输线路；而对于所述通带内的至少另一个频率范围，表现为右手传输线路，并且其中，所述至少一个带通滤波器 单元呈现出具有串联阻抗和分流阻抗的Ｔ等效电路的特性，其中，对于所述带通滤波器的通带内的一个频带，所述带通滤波器单元的所述串联阻抗为负，而所述分流阻抗为正，其中，对于同一通带内的另一个频带，所述带通滤波器单元的所述串联阻抗为正 ，而所述分流阻抗为负，并且其中，在所述两个频带之间的频率处，所述串联阻抗大致是零，而所述分流阻抗大致是无穷大。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：若尔迪博纳凯阿尔瓦塞特，胡安若泽加西亚加西亚，马尔塔吉尔巴尔瓦，胡安费尔南多马丁安托林，何塞普伊格斯卡伊罗莫林，伊格纳西奥吉尔加利，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]