基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器，属于微波通讯设备技术领域。该滤波器正面部分的谐振器采用等边三角形的贴片，贴片内部设有分形缺陷微扰结构，分形缺陷微扰结构为一个或者两个不同大小的等腰三角形缺陷微扰，分别为直达边界的微扰和不直达边界的微扰。可以通过改变分形微扰源的大小控制滤波器的工作频率。输入输出馈线在一条水平线上，位于等边三角形的底边部位，与谐振器通过缝隙耦合产生滤波功能。本实用新型专利技术比传统矩形贴片滤波器节省50%左右的空间，并有很好的实际效果。分形缺陷大大提高了滤波器的性能，并且因为几何结构简单、馈线简洁、易加工等优势，可以规模化生产并广泛应用于小型化的射频通信系统中。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种微波滤波器，尤其涉及一种基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器，将分形理论应用于滤波器设计实现带通功能，属于微波通讯设备

技术介绍
微波滤波器是现代微波通信、电子对抗等系统必不可少的组成部分，同时也是最为重要、技术含量最高的微波无源器件。随着现代通信电子技术的发展，双频带滤波器日显重要，因为双频滤波器可以使传统电子设备实现更多的功能。为了提高通信容量和避免相邻信道间的干扰，要求滤波器必须有良好的频率选择性和陡峭的带外抑制；为了提高信噪比，要求通带内要有低的插入损耗；为了满足现代通信终端的小型化趋势，要求滤波器要有更小的体积与重量，有时滤波器大小甚至比性能更加重要。由于现在的微波应用系统越来越向小型化集成化发展，微波平面滤波器倍受青睐，滤波器的小型化越来越成为研究的热点，在小型化的基础上如何提高滤波器的性能成为滤波器研究的主要内容。平面滤波器能够满足小型通信系统的需要。微带贴片滤波器设计的基本思想是各种工作模式的选取。分形的概念是数学家曼德布罗特(B.B.Mandelbort)首先提出的。分形的原意是不规则的、支离破碎的意思，分形具有自相似性和空间填充性，利用其空间填充特性可以实现射频电路的小型化。目前，分形理论和技术已经在许多学科领域引起重视并被应用，在微波领域主要应用于天线，而将其应用于滤波器的报道还很少见。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提出了一种基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器，可以用单贴片谐振器实现多种滤波器包括多频带滤波器，克服微带耦合结构滤波器尺寸大、要求强耦合等缺点，使滤波器结构简单，体积更小，性能更好，实现滤波器的产业化。为解决上述技术问题，本技术提供一种基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器。在传统谐振器的基础上，采用等边三角形贴片，应用分形思想设计。该滤波器正面部分的谐振器采用等边三角形的贴片，贴片内部设有分形缺陷微扰结构，分形缺陷微扰结构为一个或者两个不同大小的等腰三角形缺陷微扰，分别为直达边界的微扰和不直达边界的微扰。可以通过改变分形微扰源的大小控制滤波器的工作频率。输入输出馈线在一条水平线上，位于等边三角形的底边部位，与谐振器通过缝隙耦合产生滤波功能。分形技术可以使贴片谐振器原有谐振模式的谐振性能发生改变即某种或某些模式可能会发生分裂，某些模式的谐振点会彼此靠近，某些模式的谐振点会彼此分开更远的距离，也有某些模式的谐振会被大大削弱甚至抑制掉，通过对分形微扰元的控制就可以达到本技术的目的。本技术的基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器，包括正面部分的金属微带线、反面部分的金属镀层、中间层的介质板和输入、输出馈线，其特征是，正面部分的谐振器采用等边三角形的贴片，所述贴片内部设有分形缺陷微扰结构。所述分形缺陷微扰结构为三角形。所述分形缺陷微扰结构包含两个不同大小的等腰三角形，两个等腰三角形的垂线均位于所述贴片的等边三角形的一条垂线上，其中一个等腰三角形的顶点与所述贴片的等边三角形的一顶点重合，另一个等腰三角形的顶点位于与所述等边三角形一顶点相对的边上。所述分形缺陷微扰结构包含一等腰三角形，所述等腰三角形的垂线位于所述贴片的等边三角形的一条垂线上，所述等腰三角形与所述等边三角形不相交或重合。所述输入、输出馈线在一条直线上，所述直线与所述等边三角形的一条垂线相垂直，所述直线与所述垂线的垂足所在的边之间有一缝隙，与谐振器通过缝隙耦合，可以通过改变微扰的大小实现对滤波器工作频率的控制。所述缝隙的宽度在0. Imm至0. 2mm之间。较佳的距离是0. 15mm。本专利技术的滤波器成轴对称结构。所述金属微带线和反面部分的金属镀层的材料采用金、银或铜。两种分形缺陷微扰结构具体做法为第一种微扰结构在微波介质基片上包括一个等边三角形谐振器，50欧姆的输入/输出馈线；其中， 谐振器就是一个等边三角形微带贴片，在贴片一对称轴上有两个大小不同的等腰三角形缺陷微扰，50欧姆输入/输出馈线包括输入馈线和输出馈线。贴片内部的分形三角形微扰 上面的三角形的顶点与等边三角形贴片的顶点重合，下面的三角形的顶点正好在等边三角形的底边线上，也就是说，两个分形微扰三角形正好处于打破等边三角形边界的临界点上。第二种微扰结构在微波介质基片上包括一个等边三角形谐振器以及50欧姆输入/输出馈线；其中，谐振器是一个等边三角形贴片，在等边三角形内部有一个等腰三角形缺陷微扰，两个三角形沿同一条对称轴对称，50欧姆输入/输出馈线包括输入馈线和输出馈线。谐振器内部的分形微扰等腰三角形处于等边三角形的内部，等腰三角形的边以及顶点都不与等边三角形边或顶点接触。两种微扰方法设计的滤波器采用的输入/输出馈线均为50欧姆微带线，馈线都在靠近等边三角形的底边位置，不与谐振器相连，输入/输出馈线分布在对称轴的两侧，两条馈线间存在缝隙，整个滤波器均成轴对称结构。馈线与谐振器间均通过缝隙来耦合，通过改变贴片内部缺陷三角形的底边大小，均可以精细调节滤波器的工作频率。本技术所达到的有益效果目前的贴片谐振器包括圆环形、方环形、圆贴片、方贴片等等结构，但是甚少有人研究三角形贴片结构，特别是等边三角形贴片谐振器。将分形思想应用于滤波器的设计，特别是应用于等边三角形贴片谐振器中，还是一个非常新颖的尝试，本技术使用无规分形缺陷实现了可以工作在一个频段和两个频段的带通滤波器，具有重要理论和实际意义。本技术在传统的贴片谐振器的基础上，采用了新颖的等边三角形贴片谐振器结构，并首创使用直达边界的分形缺陷微扰技术和一种不达边界的分形微扰方法，成功设计出单通带以及双通带滤波器，大大提高了三角形滤波器的性能。该滤波器只有一个贴片结构，因此可以实现小型化，又因为一个滤波器也可以工作在两个频带，也就是一个滤波器有传统两个滤波器的功能，等于又进一步减小了体积，并解决了传统滤波器的辐射损耗大以及不能有效抑制高次谐波输出的问题。这类新型的微带带通滤波器非常有希望在多种微波系统和移动通信系统中得到推广与应用。1.本技术是在传统谐振器的基础上，采用等边三角形贴片，应用分形思想设计的。该滤波器的谐振器采用新颖的等边三角形贴片结构，与传统的矩形、方形贴片相比可以节省一半左右的面积，也就相应减小了电路尺寸，符合现代通信系统小型化的发展要求。2.该滤波器有较小插入损耗，良好的带外抑制能力，解决了三角形滤波器的高性能问题。3.该滤波器也可以产生两个工作频带，等效于两个传统的单频带滤波器同时工作，也相当于进一步减小了体积，节省了空间。4.该滤波器几何结构非常简单，微扰简洁大方，全部利用微带PCB工艺生产，成本低、易加工且能保证加工精度，可以适用标准化、规模化生产。可以应用于小型化通信设备。附图说明图1为本技术一实施例结构示意图；图2为图1的实施例S11参数仿真结果；图3为图1的实施例S21参数仿真结果；图4为图1的实施例缺陷微扰大小变化时的对比波形；图5为图1的实施例谐振频率随微扰大小变化的曲线；图6为图1的实施例测试结果与仿真结果对照图；图7为图1的实施例品质因数曲线；图8为本技术的另一实施例结构示意图；图9为图8的实施例S11参数仿真结果；图10为图8的实施例S21参数仿真结本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种基于分形缺陷结构的等边三角形微带带通滤波器，包括正面部分的金属微带线、反面部分的金属镀层、中间层的介质板和输入、输出馈线，其特征是，正面部分的谐振器采用等边三角形的贴片，所述贴片内部设有分形缺陷微扰结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建康，祖霄鹏，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：实用新型
国别省市：32