基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的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缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，属于微波通讯设备技术领域。该滤波器以缺陷地阶梯阻抗谐振器为单元，通过谐振器单元间的特殊布局结构，使谐振器单元间具有特定的耦合特性，从而实现滤波功能。缺陷地阶梯阻抗谐振器结构扰乱金属接地板上的电流分布，改变微带传输线特性，使滤波器产生传输零点，改善了滤波器的带外性能。输入馈线和输出馈线使用激励线结构增强耦合，位于一条水平线上。本实用新型专利技术应用缺陷地阶梯阻抗谐振器单元实现滤波器，比传统滤波器体积小，原理简明，并且因为缺陷地蚀刻易加工，易于等效电路建模，造价低廉等优势，可以规模化生产并广泛应用于小型化的微波通信系统中。（*该技术在2022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，属于微波通讯设备

技术介绍
微波滤波器作为一种二端口微波网络，它通过其频率选择性来控制微波系统的工作频带，是雷达、无线通信、微波测量等系统中最常见的元器件之一，其性能的优劣对整个通信系统的性能有着至关重要的影响。随着无线通信技术的迅猛发展，现在的无线终端设备需要能同时工作在两个或多个分离频段的射频器件来支持对不同无线通信系统业务的操作，为了提高射频器件工作频段的集成度和带外抑制能力，具有高频率选择性的射频器件一直是微波电路与器件设计者研究的热点问题。在滤波器的通带外引入传输零点，可以改善滤波器的频率选择性，提高滤波器的带外抑制能力。通过在微波滤波器反面金属接地板上蚀刻缺陷地谐振器结构，使滤波器产生传输零点，可以提高滤波器的带外抑制能力，有利于滤波器的小型化。缺陷地结构(DGS,defected ground structure)是韩国学者 J.1.Park 等人在研究光子带隙的基础上首先提出的。通过在微波电路的金属接地板平面上蚀刻出周期性或非周期性的图形来改变金属接地板平面的电流分布，改变微带传输线特性，如:有效电感和有效电容等，使得由缺陷地构成的微带传输线具有慢波特性和带阻特性。缺陷地结构在改善滤波器通带特性方面具有明显的优势，可广泛应用于天线、滤波器、功分器、耦合器等微波电路中。同时由于缺陷地蚀刻工艺要求低、易于等效电路建模，因此更适应于微波器件的小型化和集成化方向的发展。传统耦合结构微带带通滤波器，特别是电耦合结构和混合耦合结构滤波器，通常由金属微带线阶梯阻抗谐振器构成。由于微波电路的频率响应特性，造成滤波器通带衰减边缘不陡峭，通带两侧无传输零点，带外抑制能力差，使滤波器的整体性能大大降低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的在于，提供一种基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，该滤波器体积小巧、缺陷地蚀刻易加工、便于平面电路集成。缺陷地阶梯阻抗谐振器结构扰乱了金属接地板上的电流分布，改变微带传输线特性，使滤波器的通带外产生传输零点，大大提高了滤波器的带外性能，可以推广使用到多种小型化的微波收发通信系统中。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，包括正面部分的金属微带线、反面部分的金属接地板及位于金属微带线和金属接地板之间的介质板，所述金属微带线包括在一条水平线上的输入馈线和输出馈线，其特征在于:在所述金属接地板上蚀刻有谐振器单元，所述谐振器单元由两个位于一条水平线上的缺陷地阶梯阻抗谐振器组合构成；所述输入馈线和输出馈线的内部分别设有形状为“I ”或“「”的激励线结构。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述两个谐振器的直角边处分别设有开环，所述开环处相对放置，整个滤波器成轴对称图形。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述两个谐振器的锐角处分别设有开环，所述开环处向上放置，整个滤波器成轴对称图形。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述谐振器是等腰直角三角形形状。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述输入馈线和输出馈线内部的“I ”和“「”型激励线结构的宽度是0.2_，且左右对称。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述输入馈线和输出馈线之间的缝隙宽度在0.1mm至0.3mm之间。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述金属微带线和金属接地板有相同的几何中心。前述的基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，其特征在于:所述金属微带线和金属接地板的材质为金、银或铜。本技术的有益效果是:1.通过在金属接地板平面上蚀刻缺陷地阶梯阻抗谐振器结构，扰乱金属接地板上的电流分布，改变微带传输线特性，使滤波器产生传输零点，提高滤波器的带外抑制能力，改善了滤波器的性能；2.采用缺陷地阶梯阻抗谐振器结构，比传统金属微带线阶梯阻抗谐振器结构尺寸小，符合现代通信系统小型化的发展要求；3.输入馈线和输出馈线加载激励线结构，在输入馈线和输出馈线的内部分别设有形状为“I ”或“「”的缺陷结构打破馈线的边界，增强了输入馈线和输出馈线之间的耦合特性，使滤波器产生传输零点；4.该滤波器几何结构简单，原理简明，缺陷地蚀刻易加且能保证加工精度，可以适用标准化、规模化生产。附图说明图1为实施例1正面输入馈线和输出馈线结构的尺寸示意图，长度单位:_ ；图2为实施例1反面缺陷地阶梯阻抗谐振器结构的尺寸示意图，长度单位:_ ;图3为实施例1的S11参数仿真结果；图4为实施例1的S21参数仿真结果；图5为实施例1的耦合系数曲线；图6为实施例1的仿真结果与输入馈线和输出馈线无激励线结构的对比图；图7为实施例1的仿真结果与金属微带线电耦合结构的对比图；图8为实施例1的工作频率曲线；图9为实施例2正面输入和输出馈线结构的尺寸示意图，长度单位:_ ；图10为实施例2反面缺陷地阶梯阻抗谐振器结构的尺寸示意图，长度单位:_ ；图11为实施例2的S11参数仿真结果；图12为实施例2的S21参数仿真结果；图13为实施例2的耦合系数曲线；图14为实施例2的仿真结果与输入馈线和输出馈线无激励线结构的对比图；图15为实施例2的仿真结果与金属微带线混合耦合结构的对比图；图16为实施例2的工作频率曲线。图中附图标记的含义为:1.开环处在一条直角边上的等腰直角三角形缺陷地谐振器单元，2.开环处在一个锐角上的等腰直角三角形缺陷地谐振器单元，3.激励线结构，4.输入馈线，5.输出馈线。具体实施方式下面用两个实施例对本技术进行详细的说明，两个实施例均在以本技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例1、实施例2。实施例1:结合附图1至8对本技术的实施例1作详细的说明。如图1和图2所示，本滤波器包括:正面部分的金属微带线，反面部分的金属接地板，位于金属微带线和金属接地板之间的介质板。缺陷地阶梯阻抗谐振器单元I为在滤波器反面金属接地板上的蚀刻结构，是由两个尺寸相同的等腰直角三角形缺陷地阶梯阻抗谐振器单元I组合构成，两个谐振器单元位于一条水平线上，两个谐振器单元的开环处分别设在一条直角边上，开环处相对放置；所述输入馈线4和输出馈线5位于滤波器正面，输入馈线4和输出馈线5使用激励线结构3增强耦合效果，激励线结构3的形状为“η ”或“「”，整个滤波器成轴对称图形。实施例1相对介电常数《V =10.2,厚度A=L 27mm的介质板，经过设计、仿真和优化，最终确定该带通滤波器的具体尺寸如图1和图2所示，L1=IOxm, L2=Qxrn, L3=0.7mm,F7=0.2mm，IV2=0.2mm，W3-1.2mm，W4-Q.49mm，^17=0.2mm，S2-Q.93mm，5^=0.2mm，S4-1.3mm，^=0.lmm, a=45。。图3和图4是S参数的仿真曲线；图5为耦合系数随两个谐振器单元间距的变化曲线，可以根据需要的耦合系数来确定两个谐振器单元的间距；图6给出了输入馈线和输出馈线加载激励线结构和无激励线结构的频率响应对比曲线，以此显现激励线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于缺陷地阶梯阻抗谐振器的微带带通滤波器，包括正面部分的金属微带线、反面部分的金属接地板及位于金属微带线和金属接地板之间的介质板，所述金属微带线包括在一条水平线上的输入馈线和输出馈线，其特征在于：在所述金属接地板上蚀刻有谐振器单元，所述谐振器单元由两个位于一条水平线上的缺陷地阶梯阻抗谐振器组合构成；所述输入馈线和输出馈线的内部分别设有形状为“┓”或“┏”的激励线结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田丽，郭枫，刘国高，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：实用新型
国别省市：