CN101867074A - 基于缺陷地平面集成波导(dgw)结构的宽带滤波器 - Google Patents

Abstract

一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器，所述滤波器使用一对U型的微带馈线耦合臂间隙耦合，同时在地面上开了一个叉型的缺陷波导，输入输出馈线分布在同一水平线上，并耦合到地，在缺陷地平面波导中形成通带。本发明在不增加电路面积的前提下，采用缺陷地平面波导结构不仅能够产生2个传输极点和2个传输零点而且可以有效地展宽带宽。本发明设计紧凑，易于集成，在密集的集成电路中使用方便。

Description

基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器

技术领域

本发明涉及一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器，属电子器件技术领域。

背景技术

随着科学技术的不断进步，移动通信、卫星通信、雷达和无线遥感技术也不断的发展，系统对射频收发前端的微波、射频滤波器的设计提出了越来越高的要求。微带滤波器由于本身尺寸小、加工复杂度相对较低、质量轻及易于集成等优点，在微波集成电路(MIC)等电路中得到了广泛使用。

在卫星通信技术的发展过程中，对频段、带宽的要求越来越高，宽带微带带通滤波器的设计也益发的重要，特别是S波段的带通滤波器，在要求微带结构简单、尺寸变小的同时也要求其相对带宽要达到30％以上。

缺陷地平面集成波导(DGW)结构是一种通过地面缺陷结构谐振的新型结构，它不仅实现了结构的相对简单，尺寸小且较传统的带通滤波器而言效果更好，具有更低的插入损耗还能提高滤波器阻带抑制能力并具有更宽的带宽。

发明内容

本发明的目的是，为了实现一种结构简单，能产生S波段宽带的带通滤波器。本发明提出采用一种新型的缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器，所得的滤波器不仅结构相对简单易于加工而且能有效的产生2个传输极点和2个传输零点，低损耗，最主要的还是能够产生较宽的带宽，实现宽带滤波特性。

实现本发明的技术方案是，使用一对U型的微带馈线耦合臂间隙耦合，同时在地面上开了一个叉型的缺陷波导，输入输出馈线分布在同一水平线上，并耦合到地，在缺陷地平面波导中形成通带。

本发明基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器包括，正面部分为输入/输出端口和U形馈线耦合臂、反面部分为缺陷地平面波导、中间层为介质板和输入/输出端口的馈线。

U形馈线耦合臂的结构如图1所示，它由U形馈线加载一传输线所组成，其结构特点是通过改U型馈线耦合臂的尺寸可以改变其源负载以及对地面缺陷波导的耦合系数。

图2是输入传输线和输出传输线加载两条馈线的结构图，由一对U形馈线耦合臂的结构组成了本发明的滤波器输入输出端口部分结构，这一对U形馈线耦合臂(3)和(4)之间留有源负载间隙(5)、(6)。

缺陷地平面波导谐振单元的结构如图3所示。

图4是地面上缺陷地平面波导谐振器的结构，它由两个缺陷地平面波导谐振单元结构组成。其结构特点是可以通过改变它的上下的宽度以及其和(7)、(8)之间的缝隙可以改变整个滤波器的耦合力度。这两个缺陷地平面波导谐振单元(7)和(8)之间设置有耦合缝隙(11)、(12)、(15)，缺陷地波导(7)、(8)通过耦合间隙(11)、(12)、(15)耦合，可以产生带通特性。新型缺陷地平面波导结构(7)和(8)的尺寸的改变，可以改变宽带滤波器的工作频率，可以将滤波器的带宽展宽。新型缺陷地平面波导结构，其叉型结构的臂之间的间隙(13)、(14)的尺寸变化能够改变滤波器的耦合系数。

本发明与现有技术相比的有益效果是，本发明在不增加电路面积和加工复杂度的前提下，采用缺陷地波导结构可以有效地利用地面的空间，并对通带内带宽有展宽的作用；且通过地面上的缺陷部分的弯折处理，可以有效的实现结构的小型化，此外，还可以通过改变缺陷接地波导(7)和(8)的尺寸来得到需要滤波器工作的频段。

本发明设计结构紧凑，易于集成，在密集的集成电路中使用方便。

附图说明

图1是U形馈线耦合臂的结构图；

图2是滤波器输入输出端口部分结构图；

图3是地面上缺陷地平面波导谐振器的结构图；

图4是地面上缺陷地波导部分整体结构图；

图5是一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器输入输出端口部分尺寸图；

图6是一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器地面部分整体尺寸图；

图中：(1)是输入端口；(2)是输出端口线；(3)、(4)是一对U型馈线耦合臂；(5)和(6)是源负载之间的耦合缝隙；(7)、(8)是缺陷地平面波导(DGW)谐振单元；(9)、(10)是缺陷地平面波导谐振单元弯折处理的部分；(11)、(12)是缺陷地平面波导(DGW)谐振器(7)和(8)之间的耦合缝隙；(13)和(14)是缺陷地平面波导(DGW)谐振滤波器(7)和(8)弯折后用于小型化的耦合缝隙；(15)是两个缺陷地平面波导谐振单元之间的耦合缝隙。

图7为本发明实施例的仿真结果图

图8为本发明实施例当(13)、(14)宽度为0.55mm时的仿真结果图

图9为本发明实施例当(13)、(14)宽度为0.5mm时的仿真结果图

图10为本发明实施例当(7)、(8)长度为11mm时的仿真结果图

图11为本发明实施例当(7)、(8)长度为10mm时的仿真结果图

具体实施方式

本发明实施例一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器是采用介电常数为4.5、基板厚度为0.8mm的介质基板进行加工。如图2所示为一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的低损耗宽带滤波器结构包括两条U型馈线耦合臂(3)、(4)；缺陷地平面波导(DGW)谐振单元(7)、(8)；(1)为输入端，(2)为输出端。

本实施例以mm为单位的新型的一种基于缺陷地平面波导(DGW)结构整体尺寸图如图5、6所示，其中，U形馈线耦合臂(3)和(4)之间的源负载间隙为1mm；缺陷地平面波导谐振单元之间的耦合缝隙为0.3mm；缺陷地平面波导(DGW)谐振器(7)和(8)的宽度为0.4mm，长度为11mm；缺陷地平面波导(DGW)谐振滤波器(7)和(8)弯折后用于小型化的耦合缝隙宽度(13)、(14)为0.6mm，其余尺寸如图中所标示。

图7为本实施例的仿真结果图，S11表示回波损耗，S21表示插入损耗。由于采用了缺陷地平面波导谐振结构，这种结构成功的产生了一个较宽的带通区域和2个传输极点、2个传输零点的特性并分别在3.24GHz和3.38GHz处产生了两个极点，回波损耗也降至-30dB以下。在具体实施中，主要通过调整缺陷地平面集成波导谐振结构(7)和(8)、(13)和(14)来具体实现宽带的带通区域并降低回波损耗。

当缺陷地平面波导(DGW)谐振滤波器(7)和(8)弯折后用于小型化的耦合缝隙宽度(13)、(14)宽度为0.55mm时的仿真结果图如图8所示，图中，S11表示回波损耗，S21表示插入损耗，此时回波损耗曲线S11往上升，信号属于回波损耗，信号回不过，表示耦合减小。

当缺陷地平面波导(DGW)谐振滤波器(7)和(8)弯折后用于小型化的耦合缝隙宽度(13)、(14)宽度为0.5mm时的仿真结果图如图9所示，图中，S11表示回波损耗，S21表示插入损耗，此时回波损耗曲线S11往下拉，形成极点；信号回不去，信号通过，表示耦合增强。

当缺陷地平面集成波导谐振结构(7)和(8)的宽度为0.4mm，长度为11mm时的仿真结果图如图10所示，图中S21曲线表示，此时带宽为4.04GHz(5GHz-0.96GHz)。

当缺陷地平面集成波导谐振结构(7)和(8)的宽度为0.4mm，长度为10mm时仿真结果图如图11所示，图中S21曲线表示，此时带宽为3.98GHz(5.09GHz-1.11GHz)。

图10和图11表明，当缺陷地平面集成波导谐振结构(7)和(8)的宽度改变时，其相应的带宽也发生变化。

Claims (4)

1.一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器，其特征在于，使用一对U型的微带馈线耦合臂间隙耦合，同时在地面上开了一个叉型的缺陷波导，输入输出馈线分布在同一水平线上，并耦合到地，在缺陷地平面波导中形成通带。

2.根据权利要求1所述的一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器，其特征在于，所述的缺陷地波导(7)、(8)通过间隙(11)、(12)、(15)耦合，可以产生带通特性。

3.根据权利要求1所述的一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器，其特征在于，所述的新型缺陷地平面波导结构(7)和(8)的尺寸的改变修改，可以改变宽带滤波器的工作频率，还可以将滤波器的带宽展宽。

4.根据权利要求1所述的一种基于缺陷地平面集成波导(DGW)结构的宽带滤波器，其特征在于，所述的新型缺陷地平面波导结构，其叉型结构的臂之间的间隙(13)、(14)的尺寸变化能够改变滤波器的耦合系数。

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