CN102751553B

CN102751553B - 一种小型化四阻带滤波器

Info

Publication number: CN102751553B
Application number: CN201210182678.7A
Authority: CN
Inventors: 宁焕生; 汪俊; 何伟
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2032-06-05
Also published as: CN102751553A

Abstract

本发明涉及一种小型化四阻带滤波器，属于微波通信技术领域。该滤波器包括正面部分、反面部分和输入输出端口，其中正面部分由均匀传输线单元、两个E型缺陷微带单元和分布在均匀传输线单元两侧的六个开口环谐振单元构成，反面部分包括接地单元和两个E型缺陷地单元。本发明提出的滤波器可以同时抑制四个频段干扰信号，具有整体尺寸小、设计简单、加工方便、阻带抑制大、易于和其它射频电路集成等优点。

Description

一种小型化四阻带滤波器

技术领域

本发明涉及一种小型化四阻带滤波器，属于微波通信技术领域，可用于抑制宽带通信系统（如宽带雷达系统）中存在的窄带干扰，也可用于削弱同时存在的不同通信系统间干扰。

背景技术

宽带技术在雷达系统和高速数据传输方面发挥着越来越重要的作用。比如，从雷达的角度看，宽带雷达比传统的窄带雷达具有更好地分辨多个目标、更强的抗干扰能力、更强的低截获能力等优点。但是在宽带系统中，会存在一些来自其它无线通信系统的固定干扰，包括短距离无线通信系统（Bluetooth，2.4GHz），无线宽带接入系统（WiMax，3.5GHz）和无线局域网络（WLAN，5.2GHz和5.8GHz）。因此，需要对这些干扰进行抑制以提高系统的性能。另一方面，在某些场合也需要对上述无线干扰进行削弱以保护其它系统正常工作，例如当飞机导航系统工作时，就要求对飞机上用于无线接入目的的上述信号进行削弱。多阻带滤波器提供了一个解决以上问题的很好方案。相比较级联的单阻带滤波器，多阻带滤波器具有更小的尺寸、更廉价、更少的通带内插损等优势。

目前已有多种方法可以实现双阻带滤波器，但是由于设计的困难，对于三阻带滤波器的报道较少。经过对现有技术的文献检索发现，2006年8月K.Rambabu等人在IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques,54卷第八期发表了“Design of Multiple-Stopband Filters for InterferenceSuppression in UWB Applications（UWB应用中用于干扰抑制的多阻带滤波器设计），”在该文中提出了用四分之一短路枝节实现三阻带，并且通过加载电容实现了可调阻带。但是该文献滤波器的尺寸较大，并且需要对介质板进行过孔。检索中还发现，2011年Wang Yanwei等人在Microwave Journal，54卷第三期上发表了“A Multiband Bandstop Filter Using a Single Ring Resonator fora Wireless Access Communication System（一种应用于无线接入通信系统中基于单个环谐振器的三频段带阻滤波器），”在该文中利用马刺线（Spurline）和矩形环谐振中的耦合传输线枝节实现了三个阻带，该滤波器结构紧凑且通带内插损小，但是三个阻带不能独立进行调节。应当注意到，在不考虑寄生阻带时，上述方法均只实现了三个阻带，不能对前面所提到的四个频段干扰同时进行有效抑制。

发明内容

本发明目的：针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种小型化四阻带滤波器，以实现对四个频段干扰的同时抑制。

本发明技术方案：一种小型化四阻带滤波器，包括正面部分、反面部分和输入输出端口。正面部分由介质板[4]上方的均匀传输线单元[3]、第一E型缺陷微带单元[12]、第二E型缺陷微带单元[13]、第一谐振单元[6]、第二谐振单元[7]、第三谐振单元[8]、第四谐振单元[9]、第五谐振单元[10]和第六谐振单元[11]组成，其中第一、二E型缺陷微带单元[12，13]是在均匀传输线单元[3]上刻蚀相应的缝隙结构而形成的，第一、二、三谐振单元[6，7，8]位于均匀传输线单元[3]的同一侧，第四、五、六谐振单元[9，10，11]位于均匀传输线单元[3]的另一侧；反面部分包括第一E型缺陷地单元[14]、第二E型缺陷地单元[15]和接地单元[5]，其中第一、二E型缺陷地单元[14，15]是在接地单元[5]上刻蚀相应的缝隙结构实现的；输入/输出端口[1，2]与均匀传输线单元[3]相连；四个阻带可以独立进行调节，第一阻带由第一、二E型缺陷微带单元[12，13]决定，第二阻带由第一、二E型缺陷地单元[14，15]决定，第三阻带由第一、二、三谐振单元[6，7，8]决定，第四阻带由第四、五、六谐振单元[9，10，11]决定。

所述的均匀传输线单元[3]、第一、二、三、四、五、六谐振单元[6，7，8，9，10，11]和接地单元[5]均为导体。

所述的第一、二、三、四、五、六谐振单元[6，7，8，9，10，11]均为开口环谐振器。

本发明优点：与现有技术相比，本发明的滤波器能够同时抑制四个频段上的干扰，并且由于四个阻带分别由不同的缺陷单元或者谐振单元决定，保证了四个阻带可以独立进行调整；本发明的滤波器结构紧凑，不需要任何过孔，加工成本低，有利于和其它射频电路集成；本发明的滤波器充分利用了缺陷单元和谐振单元的显著阻带特性，可以获得很好的阻带抑制，并且具有通带内衰减小、设计简单等优点。

附图说明

图1是本发明小型化四阻带滤波器的总体结构示意图。

图2是本发明小型化四阻带滤波器的正面结构示意图。

图3是本发明小型化四阻带滤波器的背面结构示意图。

图4是本发明小型化四阻带滤波器仿真和测量的传输系数结果，其中f₁，f₂，f₃，f₄分别为第一、二、三、四阻带的中心频率。

图5是本发明小型化四阻带滤波器仿真和测量的反射系数结果。

具体实施方式

本发明提出的小型化四阻带滤波器，一个实施例的总体结构示意图如图1所示，包括：正面部分、反面部分和输入输出端口。

如图2所示，本发明中的小型化四阻带滤波器正面部分包括：介质板[4]上方的均匀传输线单元[3]、第一E型缺陷微带单元[12]、第二E型缺陷微带单元[13]、第一谐振单元[6]、第二谐振单元[7]、第三谐振单元[8]、第四谐振单元[9]、第五谐振单元[10]和第六谐振单元[11]。其中第一、二E型缺陷微带单元[12，13]是在均匀传输线单元[3]上刻蚀相应的缝隙结构而形成的，第一、二、三谐振单元[6，7，8]位于均匀传输线单元[3]的同一侧，第四、五、六谐振单元[9，10，11]位于均匀传输线单元[3]的另一侧。本实施例中，选用的介质板[4]介电常数为2.55，厚度为1.5mm，均匀传输线单元[]的宽度为4.4mm以获得50Ω的特性阻抗。

如图3所示，本发明中的小型化四阻带滤波器反面部分包括第一E型缺陷地单元[14]、第二E型缺陷地单元[15]和接地单元[5]。其中第一、二E型缺陷地单元[14，15]是在接地单元[5]上刻蚀相应的缝隙结构实现的。

本发明中的小型化四阻带滤波器输入/输出端口[1，2]与均匀传输线单元[3]相连。

所述的小型化四阻带滤波器第一阻带由第一、二E型缺陷微带单元[12，13]决定，第二阻带由第一、二E型缺陷地结构单元[14，15]决定，第三阻带由第一、二、三谐振单元[6，7，8]决定，第四阻带由第四、五、六谐振单元[9，10，11]决定，四个阻带可以独立进行调整。第一、二E型缺陷微带单元[12，13]的尺寸相等，在均匀传输线单元[3]上刻蚀的缝隙结构长度约为二分之一第一阻带中心频率波导波长。第一、二E型缺陷地单元[14，15]尺寸相等，在接地单元[5]上刻蚀的缝隙结构长度约为二分之一第二阻带中心频率波导波长。第一、二、三谐振单元[6，7，8]尺寸均相等，长度约为二分之一第三阻带中心频率波导波长。第四、五、六谐振单元[9，10，11]尺寸均相等，长度约为二分之一第四阻带中心频率波导波长。第一、二、三、四、五、六谐振单元[6，7，8，9，10，11]与均匀传输线单元[3]间的距离由需要的阻带带宽来确定。所有谐振单元或者缺陷单元之间的中心距离约为其对应阻带中心频率波导波长的四分之一。

图4给出了本发明仿真和测量的传输系数结果，从图我们可以看出第一、二、三、四阻带中心频率分别位于2.4GHz、3.5GHz、5.2GHz、5.8GHz，3dB相对带宽分别为7.8%、5.7%、4.6%、4.9%，阻带衰减分别为36.7dB、32.3dB、32.2dB、31.4dB。

图5给出了本发明仿真和测量的反射系数结果，从图我们可以看出在所有通带内的反射系数基本小于-10dB。

Claims

1.一种小型化四阻带滤波器，包括正面部分、反面部分和输入输出端口，其特征在于：正面部分由介质板[4]上方的均匀传输线单元[3]、第一E型缺陷微带单元[12]、第二E型缺陷微带单元[13]、第一谐振单元[6]、第二谐振单元[7]、第三谐振单元[8]、第四谐振单元[9]、第五谐振单元[10]和第六谐振单元[11]组成，其中第一、二E型缺陷微带单元[12，13]是在均匀传输线单元[3]上刻蚀相应的缝隙结构而形成的，第一、二、三谐振单元[6，7，8]位于均匀传输线单元[3]的同一侧，第四、五、六谐振单元[9，10，11]位于均匀传输线单元[3]的另一侧；反面部分包括第一E型缺陷地单元[14]、第二E型缺陷地单元[15]和接地单元[5]，其中第一、二E型缺陷地单元[14，15]是在接地单元[5]上刻蚀相应的缝隙结构实现的；输入/输出端口[1，2]与均匀传输线单元[3]相连；小型化四阻带滤波器的四个阻带可以独立调节，第一阻带由第一、二E型缺陷微带单元[12，13]决定，第二阻带由第一、二E型缺陷地单元[14，15]决定，第三阻带由第一、二、三谐振单元[6，7，8]决定，第四阻带由第四、五、六谐振单元[9，10，11]决定。

2.根据权利要求1所述的小型化四阻带滤波器，其特征在于：均匀传输线单元[3]、第一、二、三、四、五、六谐振单元[6，7，8，9，10，11]和接地单元[5]均为导体。

3.根据权利要求1所述的小型化四阻带滤波器，其特征在于：第一、二、三、四、五、六谐振单元[6，7，8，9，10，11]均为开口环谐振器。