CN102723542A

CN102723542A - 超宽阻带微带低通滤波器

Info

Publication number: CN102723542A
Application number: CN2012101961844A
Authority: CN
Inventors: 曹海林; 应伟兵; 管伟; 李豪; 何思佳; 尚帅; 杨力生; 陈世勇
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-10-10

Abstract

本发明涉及一种用于微波集成电路中印刷平板微带低通滤波器。它包括有介质基板（1）、介质基板上表面的蚀刻电路层（2）和介质基板下表面的接地金属层（3），所述蚀刻电路层（2）具有50欧姆匹配线(4)、高阻抗线(5)和至少两对哑铃谐振器(6)，所述哑铃谐振器(6)刻有蜿蜒缝隙(7)，各对哑铃谐振器(6)的尺寸不同。本发明具有以下优点：减小了微带低通滤波器的尺寸，增加了微带低通滤波器阻带抑制宽度。

Description

超宽阻带微带低通滤波器

技术领域

本发明涉及一种微波和毫米波器件领域，具体涉及一种用于微波集成电路中印刷平板微带低通滤波器。

背景技术

在现代无线通信系统中低通滤波器是重要部件之一，用于抑制谐波和杂波信号，应用广泛。传统微带滤波器由于存在尺寸较大、阻带较窄、综合特性较差等问题，不能满足现代无线通信快速发展的要求。自从1999年J.I.Park和Kim等人提出了缺陷地结构（Defected Ground Structure, DGS）以来，DGS结构被广泛地应用于低通、带阻、带通等的微波毫米波电路滤波器的设计中，并发挥了一定的效果。但是，由于DGS结构是在电路背面的接地板上刻蚀缺陷图案，改变了金属接地板的结构，导致能量泄漏和安装时需要特制的屏蔽盒子等问题。目前，国内外学者已经提出许多微带谐振器结构来设计高性能的滤波器，这种方法只需在顶层作相应的蚀刻就可以达到很好的滤波效果，同时克服了DGS结构能量从背面泄露和不易安装集成的问题。

经对现有技术的文献检索发现，2009年2月L. Li等人在Electronics letters(电子快报)，第45卷第5期发表了“Compact and selective lowpass filter with very wide stopband using tapered compact microstrip resonant cells(用紧凑锥形微带谐振结构来实现具有超宽阻带的紧凑高选择性低通滤波器)”，该文记载了一种微带低通滤波器，如图1所示，该微带低通滤波器包括有介质基板1、介质基板上表面的蚀刻电路层2和介质基板下表面的接地金属层3，蚀刻电路层2具有50欧姆匹配线4、高阻抗线5和两对哑铃谐振器6，在哑铃谐振器6上刻一个锥角度来级联实现的，该微带低通滤波器实现了152.5﹪的宽的相对阻带带宽，其不足之处是外形尺寸较大，具体尺寸为15.3mm×60mm，说明这种在该哑铃谐振器上的蚀刻锥角不能有效改进滤波器的结构，即结构不够紧凑，外形尺寸大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种尺寸结构减小、阻带抑制宽度加宽的微带低通滤波器。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括有介质基板、介质基板上表面的蚀刻电路层和介质基板下表面的接地金属层，所述蚀刻电路层具有50欧姆匹配线、高阻抗线和至少两对哑铃谐振器，所述哑铃谐振器刻有蜿蜒缝隙，各对哑铃谐振器的尺寸不同。

由于哑铃谐振器刻有蜿蜒缝隙，使得流经哑铃谐振器的电流路径长度变长，从而导致谐振频率的降低，滤波器尺寸结构可以做得更加紧凑，减小了尺寸结构；由于不同大小的哑铃谐振器具有不同的谐振频率，通过相互级联的方式可以实现阻带的有效相互抑制，因此增加了阻带抑制的宽度。本发明具有以下优点：减小了微带低通滤波器的尺寸，增加了微带低通滤波器阻带抑制宽度。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为背景技术的微带低通滤波器结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的平面图；

图4为有、无蜿蜒缝隙的微带低通滤波器特性仿真结果对比图；

图5为本发明一个实施例的实测频率特性图。

图中：1.介质基板；2.蚀刻电路层；3.接地金属层；4.50欧姆匹配线；5.高阻抗线；6.哑铃谐振器；7.蜿蜒缝隙；8.导入缝隙；9.缝隙间距； 61.最大一对哑铃谐振器；62.次一级哑铃谐振器；63.第三级哑铃谐振器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图2和图3所示，本发明包括有介质基板1、介质基板上表面的蚀刻电路层2和介质基板下表面的接地金属层3，所述蚀刻电路层2具有50欧姆匹配线4、高阻抗线5和至少两对哑铃谐振器6，所述哑铃谐振器6刻有蜿蜒缝隙7，各对哑铃谐振器6的尺寸不同。

由于哑铃谐振器6刻有蜿蜒缝隙7，使得流经哑铃谐振器6的电流路径长度变长，从而导致谐振频率的降低，滤波器尺寸结构可以做得更加紧凑，减小了尺寸结构；由于不同大小的哑铃谐振器6具有不同的谐振频率，通过相互级联的方式可以实现阻带的有效相互抑制，因此增加了阻带抑制的宽度。

图4为有、无蜿蜒缝隙的微带低通滤波器特性仿真结果对比图，图中，蚀刻蜿蜒缝隙7的低通滤波器性能用实线表示，未蚀刻蜿蜒缝隙的低通滤波器性能用虚线表示，S21为插入损耗参数，S11为回波损耗参数。从图中可以看出，蚀刻蜿蜒缝隙7的滤波器具有更低的截止频率（相当于结构更加紧凑），而且过渡带更加陡峭即频率选择性更好，并且阻带宽度也更宽，由此证明了本发明所使用的蜿蜒缝隙7在解决本发明提出的技术问题方面是有显著效果的。

蜿蜒缝隙7为直线折弯，当然也可采用曲线弯折或螺旋线盘绕，如图3所示，直线折弯的折弯角为直角，使得电流路径变长。没有蜿蜒缝隙的哑铃谐振器的谐振点只有一个，而具有蜿蜒缝隙的哑铃谐振器的谐振点变为两个，这两个谐振点分别位于原单个谐振点的左右两侧，蜿蜒缝隙的缝隙间距 9的越大，则两个谐振点频率都越低；蜿蜒缝隙的导入缝隙8的长度越长，两个谐振点谐振频率中位于原谐振点左边的低的谐振点向更低的频率处偏移(变化较小)，位于原谐振点右边的高的谐振点向更高的频率出偏移(变化明显)。所以，缝隙间距9可以用来调节谐振器低频处的谐振频率大小，导入缝隙8由于对高的谐振点改变较明显一些，即用来调节谐振器高频处的谐振频率。

应用本发明，首先依据滤波器的截止频率，在确定截止频率后，选取谐振点在低频处的最大一对哑铃谐振器61尺寸，用来实现截止频率处的频率特性；然后根据阻带宽度的具体要求，以与最大一对哑铃谐振器61尺寸成比例的方式来选取用于抑制高频阻带处的次一级哑铃谐振器62，这样逐级下去，阻带的宽度会随着谐振器的级数数量增加而变宽，当然一般只要抑制截止频率附近10倍左右的阻带宽度即可满足实际应用需求，设计的滤波器可以通过调节蜿蜒缝隙的导入缝隙8的长度和蜿蜒缝隙的缝隙间距9来优化滤波器整体性能。

实施例：

一个截止频率为2.21GHz的微带低通滤波器，最大一对哑铃谐振器61的哑铃头边长为4mm, 哑铃柄长为1.9mm, 次一级哑铃谐振器62尺寸与最大一对哑铃谐振器61的比例为0.75，第三级哑铃谐振器63尺寸与最大一对哑铃谐振器61的比例为0.45；最大一对哑铃谐振器61蜿蜒缝隙的导入缝隙8长度为3mm，该蜿蜒缝隙的缝隙间距 9为0.55mm，本微带低通滤波器尺寸大小为0.15

×0.37 (9.9mm×23.72mm)，

是截止频率的导波波长。

图5为上述实施例的实测频率特性图，实测结果由安利矢量网络分析仪 37369D完成。如图5所示，本实施例的过渡带宽为0.28GHz ，-3dB截止频率为2.21GHz，-20dB阻带抑制从2.49GHz到28.2GHz，即具有184﹪的超宽阻带宽度。

很明显，本实施例的尺寸比背景技术的微带低通滤波器小得多，且阻带抑制宽度比背景技术的微带低通滤波器更宽。

Claims

1.超宽阻带微带低通滤波器，包括有介质基板（1）、介质基板上表面的蚀刻电路层（2）和介质基板下表面的接地金属层（3），所述蚀刻电路层（2）具有50欧姆匹配线(4)、高阻抗线(5)和至少两对哑铃谐振器(6)，其特征在于：所述哑铃谐振器(6)刻有蜿蜒缝隙(7)，各对哑铃谐振器(6)的尺寸不同。

2.根据权利要求1所述的超宽阻带微带低通滤波器，其特征在于：所述蜿蜒缝隙（7）为直线折弯、曲线弯折或螺旋线盘绕。

3.根据权利要求2所述的超宽阻带微带低通滤波器，其特征在于：所述直线折弯的折弯角为直角。

4.根据权利要求3所述的超宽阻带微带低通滤波器，其特征在于：所述哑铃谐振器(6)有3对，最大一对哑铃谐振器（61）的哑铃头边长为4mm，哑铃柄长为1.9mm, 次一级哑铃谐振器（62）尺寸与最大一对哑铃谐振器（61）的比例为0.75，第三级哑铃谐振器（63）尺寸与最大一对哑铃谐振器（61）的比例为0.45；最大一对哑铃谐振器（61）蜿蜒缝隙（7）的导入缝隙（8）长度为3mm，该蜿蜒缝隙的缝隙间距（9）为0.55mm。