專利名稱：一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小型化的三頻濾波器，特別是涉及一種體積小，高選擇性，三個中心頻率方便控制，可應(yīng)用于射頻前端電路中的多頻率通信系統(tǒng)帶通濾波器。
背景技術(shù)：
當(dāng)今社會，隨著多系統(tǒng)無線通信和移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代微波、毫米波系統(tǒng)正在迅速向小型化、輕量化、高可靠性、多功能性和低成本的方向發(fā)展。濾波器作為射頻系統(tǒng)前端的關(guān)鍵器件也成為了熱點問題，小型化、多通帶、高選擇性的濾波器有著極為迫切的需求。目前國內(nèi)外研究者在射頻濾波器方面做了大量研究，也取得了不少成果，多通帶濾波器的主要的傳統(tǒng)的設(shè)計方法可以分為以下三種。第一種方法是利用多個濾波器組合設(shè)計多頻段濾波器，包括帶通濾波器與帶阻濾波器的組合、多個帶通濾波器的組合等。如大唐移動通信設(shè)備有限公司熊軍的專利——一種級聯(lián)濾波器的設(shè)計方法及設(shè)計裝置(專利號200910241860.3)提出了一種PFIR和CIC濾波器級聯(lián)的組合濾波器。第二種方法是通過使用多套諧振器組合，不同的諧振器產(chǎn)生不同的通帶，從而達(dá)到獲得多通帶的效果。如論文 B.-J.Chen, T.-M.Shen, and R.-B.ffu, “Design of tr1-band filters withimproved band allocation, ” IEEE Trans.Microw.Theory Tech., vol.57, n0.7,PP.1790-1797，Jul.2009使用兩套諧振器組合，其中一套諧振器產(chǎn)生一個通帶，另一套產(chǎn)生另外兩個通帶，實現(xiàn)了三通帶帶通濾波器的設(shè)計。第三種方法是采用多節(jié)階躍阻抗諧振器結(jié)構(gòu)，如上海大學(xué)肖中銀、黃春艷、王業(yè)清、李好、儲君君的專利——基于非對稱階躍阻抗諧振器的超窄帶雙頻濾波器(專利號201210116440.4)，利用兩節(jié)階躍阻抗諧振器，通過改變階躍阻抗諧振器的阻抗比來得到所需的諧振頻率，從而實現(xiàn)雙頻濾波器的設(shè)計。第一、二種方法設(shè)計的濾波器整體尺寸大、成本高，在競爭日益激烈的通信行業(yè)處于劣勢。而第三種方法設(shè)計的濾波器雖然結(jié) 構(gòu)簡單，體積也很小，但是由于它的幾個頻率相互影響，導(dǎo)致頻率不容易控制，通帶帶寬也不容易控制。近年來，中心加載結(jié)構(gòu)因為結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計方便而受到眾多設(shè)計濾波器的研究者的青睞。我國學(xué)者章秀銀教授利用開路枝節(jié)線中心加載諧振器的結(jié)構(gòu)設(shè)計了通帶頻率易控的雙頻濾波器，取得了不錯的效果。如X.Y.Zhang, J.-X.Chen, Q.Xue, and S.-M.Li, “Dual-band bandpass filter using stub-loaded resonators, ” IEEE Microw.Wireless Compon.Lett., vol.17, n0.8, pp.583 - 585, Aug.2007。而在 Ming-QiZhou, Xiao-Hong Tang, and Fei Xiao, “Compact Dual Band Bandpass Filter UsingNovel E-Type Resonators With Controllable Bandwidths, ” IEEE Microw.WirelessCompon.Lett., vol.18, n0.12，pp.779-781，Dec.2008.文章中，米用在開路線的中間加載短路枝節(jié)線，設(shè)計了尺寸更小的雙頻濾波器。但是他們加載的是阻抗一致的枝節(jié)線，并都是雙通帶濾波器，沒有很好地利用頻帶，沒有充分考慮到耦合結(jié)構(gòu)決定了濾波器的通帶帶寬、帶外性能、傳輸零點等特性。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有設(shè)計方法的缺陷，使得現(xiàn)有的多頻濾波器存在體積大、成本高、頻率及通帶不易控制等缺點。本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種小型化的基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器。為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一饋電線、第二饋電線、信號輸入端、信號輸出端、第一諧振器和第二諧振器；兩個諧振器排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，并且兩個諧振器結(jié)構(gòu)完全相同；諧振器包括一條主傳輸線和一個中心加載的開路階躍阻抗枝節(jié)線；第一饋電線、第二饋電線結(jié)構(gòu)相同且排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，第一饋電線與信號輸入端連接，第二饋電線與信號輸出端連接，并且第一饋電線與第一諧振器之間、第二饋電線與第二諧振器之間均形成耦合結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述上層微帶結(jié)構(gòu)為中心對稱結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步優(yōu)化的，第一諧振器的主傳輸線包括第二微帶線、第三微帶線和第十微帶線，第二微帶線一端開路，另一端和第三微帶線相連，第三微帶線的另一端和第十微帶線相連，第十微帶線的另一端開路，第二微帶線、第三微帶線和第十微帶線順次連成成左右對稱的η形結(jié)構(gòu)；第一諧振器的中心加載的開路階躍阻抗枝節(jié)線包括第四微帶線和第五微帶線，第四微帶線一端和第三微帶線相連，另一端和第五微帶線相連，第五微帶線的另一端開路，第四微帶線、第五微帶線順次連接成豎“ I”形，第四微帶線、第五微帶線在寬度上不等。進(jìn)一步優(yōu)化的，第一饋電線包括第一微帶線、第六微帶線、第七微帶線和第八微帶線，其中第一微帶線的一端與第九微帶線相連，另一端開路；第六微帶線、第七微帶線和第八微帶線依次連接構(gòu)成η形結(jié)構(gòu)，第六微帶線一端開路，第八微帶線一端與第九微帶線相連；第九微帶線是信號輸入端，第十一微帶線是信號輸出端；信號從第九微帶線的左端輸入，然后分開兩路到饋電線上，再經(jīng)饋電線與諧振器之間的耦合作用，信號進(jìn)入到諧振器，最后經(jīng)第十一微帶線的右端輸出。進(jìn)一步優(yōu)化的，主傳輸線的長度L1為所述濾波器的第二個諧振頻率f2對應(yīng)的波長入的二分之一，即
權(quán)利要求
1.一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一饋電線、第二饋電線、信號輸入端、信號輸出端、第一諧振器和第二諧振器；兩個諧振器排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，并且兩個諧振器結(jié)構(gòu)完全相同；第一諧振器包括一條主傳輸線和一個中心加載的開路階躍阻抗枝節(jié)線；第一饋電線、第二饋電線結(jié)構(gòu)相同且排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，第一饋電線與信號輸入端連接，第二饋電線與信號輸出端連接，并且第一饋電線與第一諧振器之間、第二饋電線與第二諧振器之間均形成耦合結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于所述上層微帶結(jié)構(gòu)為中心對稱結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于第一諧振器的主傳輸線包括第二微帶線、第三微帶線和第十微帶線，第二微帶線一端開路，另一端和第三微帶線相連，第三微帶線的另一端和第十微帶線相連，第十微帶線的另一端開路，第二微帶線、第三微帶線和第十微帶線順次連成成左右對稱的η形結(jié)構(gòu)；第一諧振器的中心加載的開路階躍阻抗枝節(jié)線包括第四微帶線和第五微帶線，第四微帶線一端和第三微帶線相連，另一端和第五微帶線相連，第五微帶線的另一端開路，第四微帶線、第五微帶線順次連接成豎“I”形，第四微帶線、第五微帶線在寬度上不等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于第一饋電線包括第一微帶線、第六微帶線、第七微帶線和第八微帶線，其中第一微帶線的一端與第九微帶線相連，另一端開路；第六微帶線、第七微帶線和第八微帶線依次連接構(gòu)成η形結(jié)構(gòu)，第六微帶線一端開路，第八微帶線一端與第九微帶線相連；第九微帶線是信號輸入端，第十一微帶線是信號輸出端；信號從第九微帶線的左端輸入，然后分開兩路到饋電線上，再經(jīng)饋電線與諧振器之間的耦合作用，信號進(jìn)入到諧振器，最后經(jīng)第十一微帶線的右端輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于主傳輸線的長 度L1為所述濾波器的第二個諧振頻率f2對應(yīng)的波長λ的二分之一，BP /2 = c~r= 其中c為光波或電磁波在真空或介質(zhì)中的傳播速度，L1為主傳輸線的長度，且L1為兩倍的第二微帶線和第三微帶線的長度之和，ε rff為中間層介質(zhì)基板的介電常數(shù)； 而主傳輸線長度的一半加上階躍阻抗枝節(jié)線產(chǎn)生第一頻率和第三頻率f3，其中與f3滿足 Λ_ πf i tan- Rz = -其中Z1為主傳輸線的特性阻抗，Z3第五微帶線的特性阻抗，Rz為Z1與Z3的阻抗比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其特征在于上層微帶結(jié)構(gòu)和下層接地金屬板的材料均為質(zhì)地均勻的銅；中間層介質(zhì)基板的材料為羅杰斯R04003介質(zhì)基板，羅杰斯R04003各項參數(shù)如下:介電常數(shù)為3.38±0.05，損耗因子為0.0027，導(dǎo)熱系數(shù)為0.64W/ Cm.K)，體積電阻為1.7X IO10M Ω.cm,表面電阻為4.2 X IO9M Ω。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于開路階躍阻抗線加載的小型化可控三頻濾波器，其包括上層微帶結(jié)構(gòu)、中間層介質(zhì)基板和下層接地金屬板；上層微帶結(jié)構(gòu)附著在中間層介質(zhì)基板上表面，下層接地金屬板附著在中間層介質(zhì)基板下表面；上層微帶結(jié)構(gòu)包括第一饋電線、第二饋電線、信號輸入端、信號輸出端、第一諧振器和第二諧振器；兩個諧振器排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)；第一饋電線、第二饋電線結(jié)構(gòu)相同且排布成中心對稱的結(jié)構(gòu)，第一饋電線與信號輸入端連接，第二饋電線與信號輸出端連接，并且第一饋電線與第一諧振器之間、第二饋電線與第二諧振器之間均形成耦合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)來產(chǎn)生體積小、選擇性高、三個中心頻率方便控制的優(yōu)點。
文檔編號H01P1/203GK103187602SQ20131007758
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者寧更新, 寧小娟, 韋崗, 高立 申請人:華南理工大學(xué)