一种可抑制二次谐波的带通滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种可抑制二次谐波的带通滤波器，其特征在于：它包括左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器，左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器为大小相同的矩形环，矩形环均由微带线构成，微带线展开后的周长为半工作波长；左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器等间距并排设置在介质基板上；左开环谐振器上的输入端口和右开环谐振器上的输出端口关于中开环谐振器中心对称，其微带传输线的宽度均为５０欧姆；开环缝隙设置在所在边的中点上。本发明专利技术的可抑制二次谐波的带通滤波器在电路结构简单，易于实现，对介质板的要求不高，且不包含任何集中元件，因此不会有电阻产生热能，在射频集成电路中有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种带通滤波器，特别是一种可抑制二次谐波的带通滤波器。
技术介绍
在微波系统中带通滤波器是一种非常重要的器件，带通滤波器是一种允许特 定频段的波通过的同时，屏蔽其他频段的设备。 一个理想的带通滤波器应该有平 稳的通带，同时限制通带外所有频率的波通过，然而在现有技术中，大多数带通 滤波器都存在谐波响应特性，这将会导致微波系统整体性能的下降。在现阶段，抑制谐波响应的方法大致可以分为四类(1)在带通滤波器上连 接一个带阻滤波器，使得后者的阻带中心频率与前者的二次谐波频率重合，此时 带通滤波器的谐波响应能被有效地抑制。(2)通过扰动和改变谐振器的耦合线宽 度，产生布喇格反射来抑制二次谐波。(3)在带通滤波器的介质基板中挖槽来修 正奇偶模的相速使其一致，从而实现二次谐波抑制。(4)通过在带通滤波器上级 联多个阶跃阻抗谐振器(SIR)来实现谐波抑制，令所有的阶跃阻抗谐振器的基模 频率一致，以使其谐波频率错开，从而实现谐波抑制。以上四种方法存在以下缺陷方法(1)和(4)的电路尺寸较大，给应用带 来不便；方法(2)和(3)电路结构复杂，不利于设计加工。因此，设计一种电 路结构简单，尺寸较小的抑制谐波响应的滤波器是非常必要的。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种结构简单、电路尺寸较小、加工制 作容易的可抑制二次谐波的带通滤波器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种可抑制二次谐波的带通滤 波器，其特征在于它包括左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器，所述 左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器为大小相同的矩形环，矩形环均由 微带线构成，所述微带线展开后的周长为半工作波长；所述左开环谐振器、中开 环谐振器和右开环谐振器等间距并排设置在介质基板上；所述左开环谐振器上的 输入端口和右开环谐振器上的输出端口关于所述中开环谐振器中心对称；所述开 环缝隙设置在所在边的中点上。所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器的设计方法为，首先确定 介质基板的厚度、介质基板的介电常数、带通滤波器的中心频率和开环谐振器的 周长；其次利用仿真方法优化得出所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器的微带线宽、长宽比例、输入端口和输出端口的位置和相邻开环谐振器之间的距离。当所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器均为长方形时，所述左开环谐振器的开环缝隙设置在右边中点上，所述中开环谐振器的开环缝隙设置在顶边中点上，所述右开环谐振器的开环缝隙设置在左边中点上。当所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器均为正方形时，将所述中开环谐振器替换为一短路环谐振器，所述左开环谐振器、短路环谐振器和右开环谐振器的开环缝隙均设置在顶边中点上，所述输入端口和输出端口在所述左开环谐振器和右开环谐振器上的位置相同。所述的介质基板的介电常数为4 10。所述的介质基输入、输出端口的微带线宽度为50欧姆。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术的可抑制二次谐波的带通滤波器通过选择适当的耦合区间实现谐波抑制，因此使得电路结构简单，易于实现。2、本专利技术的可抑制二次谐波的带通滤波器在结构中不包含任何集中元件，因此不会有电阻产生热能，在射频集成电路中有着广泛的应用前景。3、本专利技术由于谐振器结构简单，因此而对介质板的要求不高，并且一旦谐振器的耦合区间确定，环形谐振器的形状可以灵活变化，因此在射频集成电路中有着很好的应用前景。本专利技术可广泛应用于射频微波系统以及射频集成电路。附图说明图1是本专利技术的带通滤波器当三个开环谐振器均为长方形时结构示意图图2是本专利技术的带通滤波器当三个开环谐振器均为正方形时结构示意3是半波长微带谐振器以及其上的二次谐波电压波函数示意4是本专利技术的耦合区间示意图图5是本专利技术的耦合区间相邻两微带线上的二次谐波电压 函数示意6是本专利技术的介质基板结构示意7是本专利技术的实施例一的S参数与频率的曲线示意8是本专利技术的实施例二的S参数与频率的曲线示意图具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术的可抑制二次谐波的带通滤波器包括左开环谐振器1、中开环谐振器2和右开环谐振器3。左开环谐振器l、中开环谐振器2和右开环谐振器3大小相同的矩形环，它们等间距地并排刻蚀在带通滤波器的介质基板上面。三个开环谐振器的矩形环均由微带线按照一定的长、宽比例做成，微带线展齐后的周长/为半工作波长，且半工作波长可由现有的计算软件根据滤波器的中心频率计算得到。在三个开环谐振器中，左开环谐振器1和右开环谐振器3上分别设置有输入端口 11和输出端口 31，输入端口 11和输出端口 31的微带线宽度均为50欧姆。左开环谐振器1、中开环谐振器2和右开环谐振器3上分别设置有宽度相等的左开环缝隙12、中开环缝隙21和右开环缝隙32，且左开环缝隙12、中开环缝隙21和右开环缝隙32的宽度与半工作波长相比必须足够小，为半工作波长的百分之一或者千分之一数量级，开环缝隙的位置在其所在开环谐振器的边长中点处。如图1所示，当左开环谐振器1、中开环谐振器2和右开环谐振器3均为长方形时，则输入端口 11和输出端口 31分别设置在距左开环缝隙12和右开环缝隙32的1/3~1/2周长处，且输入端口 ll和输出端口 31关于中开环谐振器2中心对称。左开环缝隙12位于左开环谐振器1的右边的中点处，中开环缝隙21位于中开环谐振器2的顶边中点处，右开环缝隙32位于右开环谐振器3的左边中点处。左开环缝隙12、中开环缝隙21和右开环缝隙32的宽度一致。如图2所示，当三个谐振器均为正方形时，需将中开环谐振器2替换为一开环缝隙处打孔接地的短路环谐振器4。输入端口 11和输出端口 31分别设置在距左开环缝隙12和右开环缝隙32的1/3~1/2周长处，且输入端口 11和输出端口 31在左开环谐振器1和右开环谐振器3上的位置相同。左开环缝隙12、中开环缝隙21和右开环缝隙32均位于左开环谐振器1、短路环谐振器4和右开环谐振器3的顶边中点处，且宽度一致。本专利技术带通滤波器的设计中，首先确定介质基板的厚度、介质基板的介电常数、带通滤波器的中心频率和开环谐振器的周长。其次，根据这些参数，利用现有的电磁仿真软件对滤波器进行仿真，优化得出三个谐振器的微带线宽、矩形环的长宽比例、输入端口和输出端口的具体位置和相邻开环谐振器之间的距离。如图3所示，表示半波长微带谐振器0L，其长度L即为将开环谐振器的矩形环展开后的周长/，作为本专利技术中开环谐振器的计算模型。半波长微带谐振器0L上的曲线表示二次谐波的电压波函数。如图4所示，由于幵环谐振器的开环缝隙设置在其所在边的中点处，而且二次谐波的电压波函数的曲线在半波长微带谐振器0L上是均匀分布的，这样可以保证相邻开环谐振器上的二次谐波电压波函数在耦合区间Z内是对称的。综上所述，相邻两边的耦合强度k可以表示为其中，A为定值系数，在本专利技术中，A的值与耦合区间的选取无关。V1和V2分别是耦合区间Z内的两微带线上的二次谐波电压波函数。如图5所示，由于半波长微带谐振器0L具有二次谐波电压波函数均匀分布的特点，以及开环谐振器的开环缝隙设置在其所在边的中点处；因此可以使得耦合区间Z —微带线上的二次谐波电压波函数关于对称轴00'呈奇对称，另一微带线上的二次谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可抑制二次谐波的带通滤波器，其特征在于：它包括左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器，所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器为大小相同的矩形环，矩形环均由微带线构成，所述微带线展开后的周长为半工作波长；所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器等间距并排设置在介质基板上；所述左开环谐振器上的输入端口和右开环谐振器上的输出端口关于所述中开环谐振器中心对称；所述开环缝隙设置在所在边的中点上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴高乐，夏明耀，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]