CN102800907A - 微带低通滤波器 - Google Patents

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曹海林
应伟兵
李豪
何思佳
管伟
尚帅
杨力生
陈世勇
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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)和两对谐振器，所述谐振器为风车叶片形谐振器(6)，每个风车叶片形谐振器(6)刻有均匀分布的均等缝隙(7)，两对风车叶片形谐振器(6)的尺寸不同。本发明具有以下优点：微带低通滤波器的尺寸更加小紧凑，阻带抑制度好，易于集成，适用于射频微波通信。

Description

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
在通信系统中，用于抑制谐波和杂波信号的低通滤波器是无线通信系统中的重要部件之一。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，2012年3月M. Milad在Microwave & RF(微波与射频)，第51卷第3期发表的“UWB Lowpass Filter Features Wide Stopband(具有宽阻带特性的超宽带低通滤波器) ”，该文详细地介绍了采用微带谐振器结构来实现高性能的微带低通滤波器。M. Milad提出的微带低通滤波器结构如图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和新型折叠式阶跃阻抗谐振器，该微带低通滤波器虽然实现了138.02﹪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1.05                                                
Figure 51785DEST_PATH_IMAGE001
×0.24
Figure 781974DEST_PATH_IMAGE001
 (20.9mm×4.8mm)，
Figure 624029DEST_PATH_IMAGE001
是截止频率的导波波长，说明这种新型折叠式阶跃阻抗谐振器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结构紧凑、阻带抑制宽度加宽、易于与其他电路兼容的微带低通滤波器。
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、高阻抗线和两对谐振器，所述谐振器为风车叶片形谐振器，每个风车叶片形谐振器刻有均匀分布的均等缝隙，两对谐振器的尺寸不同。
由于风车叶片形谐振器刻有均等缝隙，使得流经风车叶片形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；由于两对不同大小的风车叶片形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，使得结构更加紧凑，阻带抑制宽度宽，克服了DGS结构滤波器背面能量泄漏的缺点，单面结构，易于与其他微波电路集成，并且设计结构简洁，易于加工实现。
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为本发明一个实施例的实测数据图。
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.风车叶片形谐振器；7.均等缝隙；61.大的一对风车叶片形谐振器；62. 小的一对风车叶片形谐振器。
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和两对风车叶片形谐振器6，每个风车叶片形谐振器6刻有均匀分布的均等缝隙7，两对风车叶片形谐振器6的尺寸不同。
由于风车叶片形谐振器6刻有均等缝隙7，使得流经风车叶片形谐振器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；由于不同大小的风车叶片形谐振器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。
如图3所示，由于刻有均等缝隙7，使得电流路径变长。均等缝隙7的长度越长，风车叶片形谐振器6的谐振点频率就越低；均等缝隙7的宽度越宽，风车叶片形谐振器6的谐振点频率也越低；均等缝隙7的位置对谐振点频率也有影响，均等缝隙7越向中间聚拢，谐振点频率就越低。所以，通过调节均等缝隙7的长度、宽度以及位置，可以用来调节谐振器的谐振频率。所谓均等缝隙7是指缝隙的长度、宽度都相等。图3中，风车叶片形谐振器6的两个谐振器头各有4个风车叶片，当然也可以有其他数量的风车叶片。
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大的一对风车叶片形谐振器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，以与大的一对风车叶片形谐振器61尺寸成比例的方式来选取用于抑制高频阻带处的小的一对风车叶片形谐振器62，设计的滤波器可以通过调节均等缝隙7的长度、宽度以及位置来优化滤波器整体性能。
实施例： 
一个截止频率为1.7GHz的微带低通滤波器，风车叶片形谐振器6的两个谐振器头各有4个风车叶片，大的一对风车叶片形谐振器61的谐振器头边长为5.6mm， 谐振器柄长为4.42mm, 小的一对风车叶片形谐振器62尺寸与大的一对风车叶片形谐振器61的比例为1.93；大的一对风车叶片形谐振器61均等缝隙7的长和宽分别为2.89mm和1.18mm。本微带低通滤波器尺寸大小为0.19
Figure 330822DEST_PATH_IMAGE001
×0.24
Figure 207511DEST_PATH_IMAGE001
 (15.62mm×20mm)，
Figure 843023DEST_PATH_IMAGE001
是截止频率的导波波长，与上述引用的由M. Milad发表的宽阻带微带低通滤波器的参考文献相比，本发明不但在阻带抑制宽度上有所增加，而且在尺寸上减小了82﹪。
图4为上述实施例的实测数据图，S21为插入损耗参数，S11为回波损耗参数。实测结果由安利矢量网络分析仪 37369D完成。如图4所示，本实施例的-3dB截止频率为1.7GHz，-20dB阻带抑制从2.09GHz到12.36GHz，即具有142﹪宽的阻带宽度。

Claims (2)

1.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)和两对谐振器，其特征在于：所述谐振器为风车叶片形谐振器(6)，每个风车叶片形谐振器(6)刻有均匀分布的均等缝隙(7)，两对风车叶片形谐振器(6)的尺寸不同。
2.根据权利要求1所述的微带低通滤波器，其特征在于：所述风车叶片形谐振器(6) 的两个谐振器头各有4个风车叶片，大的一对风车叶片形谐振器（61）的谐振器头边长为5.6mm， 谐振器柄长为4.42mm, 小的一对风车叶片形谐振器（62）尺寸与大的一对风车叶片形谐振器（61）的比例为1.93，大的一对风车叶片形谐振器（61）均等缝隙（7）的长和宽分别为2.89mm和1.18mm。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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