基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器，包括微带基片、正面部分、反面部分、和输入\输出端口，所述的正面部分和反面部分分别位于所述微带基片的两个面上，反面部分作为所述滤波器的金属接地板；输入\输出端口有两个，分别为第一输入\输出端口和第二输入\输出端口，所述正面部分包括第一均匀传输线单元、第二均匀传输线单元、第一平行耦合馈线、第二平行耦合馈线、双枝节加载谐振器。本实用新型专利技术结构紧凑，尺寸小，成本低，特性好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及滤波器的
，特别涉及一种基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器。
技术介绍
超宽带(UWB)滤波器有多种应用。民用方面超宽带脉冲无线传输技术(军方早在七十年代就开始了其研究)是一种具有革命性的无线通信技术，具有比3G通信技术高得多的通信速率和容量，且其占用的频带非常宽，其系统需要使用超宽带滤波器。汽车中使用的超宽带防撞雷达系统、用于成像的超宽带成像系统、用于仓储的超宽带RFID系统以及现代通信信号优化覆盖和直放站系统等等，也需要使用超宽带滤波器。军用电子对抗中的超宽带脉冲雷达系统也会用到超宽带滤波器。美国联邦通信局(FCC)在2002年正式通过了将超宽带(UWB)技术用于民用的议案。这之后，超宽带滤波器的研究在学术界吸引了广泛的研究兴趣。事实上，超宽带滤波器存在着多种方案。在超宽带系统的射频RF模块的前端需要放置一个超宽带滤波器使系统可以发射符合FCC标准的UWB信号，以及尽可能的减少其受到工作频率以外的干扰。另外，超宽带系统中需要解决大量的超宽带匹配问题，例如放大器的输入和输出都需要良好的匹配网络，以保证最大的传输系数。因此，超宽带微波滤波器是UWB系统中的一个关键无源部件，它的特性好坏对于系统的整体性能起着非常重要的作用。由于UWB系统使用很宽的频带:所以和很多其他的无线通信系统频段重叠。UWB的频率范围为3.1-10.6GHZ,U-NII (Unlicensednational information infrastructure)频段范围有两部分，5.15GHz 至 5.35GHz 和 5.75至5.85GHz。虽然从理论上说超宽带系统的发射功率频谱密度很低，应能和其他系统“安静地共存”，但实际应用中超宽带系统对其他系统的兼容性需要用实验证明。特别是超宽带系统的工作机理和特性还有很多不清楚的方面，比如超宽带系统的带外干扰问题，即超宽带设备有可能对其工作频段之外的无线系统产生一定的干扰，这部分干扰还很难用理论计算的方法准确估计，如对GPS的干扰、对个人通信系统900/1800MHzGSM的干扰、对无线局域网IEEE802.11的干扰等，特别是当某特定区域有很多超宽带设备时，其集中干扰必须认真考虑。因此，从硬件方面设计相关的滤波器，以消除干扰信号对系统的干扰显得尤为重要。滤波器在超宽带通信设备中相当重要，各种滤波器都有不同的功能和特性要求。接收端带通滤波器的必要功能是避免由于发射端输出信号泄漏而使接收器前端饱和，除去如镜频一类的干扰信号以及减少来自天线端的本机振荡器的功率泄漏。接收端带通滤波器的最佳性能包括高衰减(以除去干扰)，同时减少直接影响接收端灵敏度的带通插损，因此它必须有陡峭的带外衰减、好的群延时等特性。发射端带通滤波器的基本功能是从发射端减少杂散辐射功率以避免对其他无线通信系统的干扰，这些无用的信号的主要成分是发射信号频率的二，三次谐波和本机振荡。另一个很重要的功能是衰减掉发射信号中接收频率段内的噪声，抑制它到接收机的灵敏度以下。在2002年美国联邦通信委员会(FCC)将3.1-10.6GHz的频段自由开放用作通信领域的应用之后，超宽带短距离无线通信引起了全球通信
的极大关注。而滤波器是通信系统中不可或缺并广泛运用的无源器件，更是成为了研究的焦点之一。由于超宽带滤波器要求工作在3.1-10.6GHz这样一个较宽的频段范围，且要求该滤波器有较小的尺寸，传统的滤波器设计方法无法设计出如此宽频带的滤波器。目前实现超宽带的方法有通过低通和高通滤波器级联或是利用多模谐振器结构等。各种传输线结构如平行耦合线、共面波导、微带线、带状线等结构和形式都被运用到超宽带滤波器的设计当中来。但是，随着无线通讯产品都朝着轻、薄、短、小的方向发展，要求滤波器尺寸越来越小。因此，如何在保证超宽带滤波器的性能的前提下，减少滤波器尺寸也是当今超宽带滤波器设计的一大挑战。祝雷等人在2005 年的 IEEE Microwave and Wireless Components Letter 中发表的 “Ultra-wideband bandpass filter using multiple-mode resonator，，一文中提出了一种基于多模谐振器结构的超宽带滤波器。由于设计简单，实现的滤波器特性较好，故该文被大量引用，然而该结构的电路尺寸较大，而且阻带衰减慢，带外抑制较差。祝雷等人继而又在 2005 年的 IEEE Microwave and Wireless Components Letter 中发表，，CompactUWB bandpass filter using stub-loaded multiple-mode resonator，，一文，如图 2所不，提出了基于枝节加载的多模谐振器结构，用于改善上述多模结构的超宽带滤波器的带外特性，并减小了电路尺寸。实验结果表明该结构虽然能够减小电路尺寸，但在带外抑制和阻带衰减特性上没有太大改善。短路、开路枝节加载很早前就被运用在多频滤波器的设计中了，枝节加载结构也是UWB滤波器设计的主要方法之一。文献“Development of Packaged Ultra-WidebandBandpass Filters”中提出了一个典型的加载枝节的结构,它的特点就是结构简单,而且自由度大。这个结构是三模的SIR结构，而三个谐振模式都是独立可控的，这样就方便调节中心谐振点和整个通带的范围。我们看它的通带较宽也平坦，只是阻带的插入损耗不够大，而且还有半波长重复性带来的寄生通带。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器。为了达到上述技术目的，本技术采用以下技术方案:本技术一种基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器，包括微带基片、正面部分、反面部分、和输入\输出端口，所述的正面部分和反面部分分别位于所述微带基片的两个面上，反面部分作为所述滤波器的金属接地板；输入\输出端口有两个，分别为第一输入\输出端口和第二输入\输出端口，所述正面部分包括第一均匀传输线单元、第二均匀传输线单元、第一平行耦合馈线、第二平行耦合馈线、双枝节加载谐振器和介质板；所述的第一均匀传输线单元、第二均匀传输线单元分别位于正面的左右两端且处于同一水平线上，所述的第一输入\输出端口和第一均勻传输线单兀相连、第二输入\输出端口和第二均勻传输线单元相连接；第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线通过双枝节加载谐振器相连接；第一平行耦合馈线非开口端和第一均匀传输线单元相连接，第二平行耦合馈线非开口端和第二均匀传输线单元相连接，介质板通过接地过孔与接地金属地板相连接。优选的，所述双枝节加载谐振器由两个开路枝节的多模谐振器和两个短路枝节的多模谐振器构成。优选的，所述两个开路枝节相对于中心频率6.85GHz的电长度约94.5°，两个短路枝节相对于中心频率6.85GHz的电长度为42.5°。优选的，各段枝节以及传输线阻抗相同。进一步的，所述阻抗为130.5欧姆。优选的，所述短路枝节中心的过孔通过金属与金属接地板相连接。优选的，所述微带基片介电常数为2.55,厚度为0.8mm。优选的，反面部分包括第一缺陷地单元、第二缺陷地单元和接地金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双枝节加载谐振器的超宽带滤波器，包括微带基片、正面部分、反面部分、和输入\输出端口，其特征在于，所述的正面部分和反面部分分别位于所述微带基片的两个面上，反面部分作为所述滤波器的接地金属地板；输入\输出端口有两个，分别为第一输入\输出端口（1）和第二输入\输出端口（6），所述正面部分包括第一均匀传输线单元（2）、第二均匀传输线单元（5）、第一平行耦合馈线（3）、第二平行耦合馈线（4）、双枝节加载谐振器（7）和介质板（8）；所述的第一均匀传输线单元（2）、第二均匀传输线单元（5）分别位于正面的左右两端且处于同一水平线上，所述的第一输入\输出端口（1）和第一均匀传输线单元（2）相连，第二输入\输出端口（6）和第二均匀传输线单元（5）相连接；第一平行耦合馈线（3）和第二平行耦合馈线（4）通过双枝节加载谐振器（7）相连接；第一平行耦合馈线（3）非开口端和第一均匀传输线单元（2）相连接，第二平行耦合馈线（4）非开口端和第二均匀传输线单元（5）相连接，介质板（8）通过接地过孔（11）与接地金属地板相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：褚庆昕，朱贺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：