CN103165965A

CN103165965A - 一种六边环双模微带带通滤波器

Info

Publication number: CN103165965A
Application number: CN2013101261273A
Authority: CN
Inventors: 曹雨露; 张友俊
Original assignee: Shanghai Maritime University
Current assignee: Shanghai Maritime University
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明公开了一种六边环双模微带带通滤波器，所述滤波器的主体包括一正六边形铜箔环，所述正六边形铜箔环的内环设置有一个微扰小环和一个菱形贴片，所述微扰小环与正六边形铜箔环的馈电方式为垂直结构的缝隙耦合；所述正六边形铜箔环还包括输入端和输出端，所述输入端和输出端均通过V形臂与正六边形铜箔环连接。本发明的有益效果在于：六边环双模微带带通滤波器在六边环内增加微扰小环和菱形贴片，尺寸小，通带的两侧都有衰减极点，且通带右侧有两个衰减极点，其性能优于其他形状的带通滤波器。

Description

一种六边环双模微带带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，特别涉及一种结构简单、便于加工、操作方便的六边环双模微带带通滤波器。

背景技术

滤波器在射频与微波电路中有着非常重要的作用，是无线通信、雷达系统中的关键无源器件之一，其本身的特性会影响整个系统的性能。因而，研究具有高性能、小型化、低损耗的滤波器备受关注。近些年来，与微波有关的技术及滤波器的制作工艺迅猛发展，给滤波器设计带来新的方法。诸如液晶聚合物（liquid crystal polymer, LCP）及低温共烧陶瓷（low temperature co-fired ceramic, LTCC）多层滤波器、多频带滤波器、超宽带(ultra-wideband, UWB)滤波器等新型滤波器获得很好的应用，而日益成熟的射频微机电系统（radio frequency microelectromechanic system，RF MEMS）及单片机集成电路(monolithic microwave-integrated circuit, MMIC)技术，也推动着滤波器的发展。与此同时，传输线结构也有着新的改变，诸如共面波导（co-planar waveguide, CPW）、槽线（slotline）、缺陷地结构（defected ground structure, DGS）等在滤波器设计里的综合利用，形成了新的研究趋势。但是采用微带线结构来设计滤波器，不仅理论基础成熟，而且微带滤波器有着良好的性能，制作工艺相对简单。因此，微带滤波器一直是微波滤波器研究的重点。与此同时，滤波器的小型化和高性能将继续是两大重要课题。微波滤波器小型化通常采用的几种方法：1、采用高介电常数材料减小滤波器的尺寸。2、采用慢波结构设计微带滤波器。3、采用多层技术减小滤波器的体积。4、采用双模谐振器设计滤波器等。

微带谐振器易于和其它微波电路集成，是目前开发微波元器件的热点。双模谐振器是微波带通滤波器小型化最有效的手段之一，主要包括波导双模谐振器、介质双模谐振器和微带双模谐振器。常用微带谐振器可以是圆形、方形、环形或折线等形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六边环双模微带带通滤波器，通过在滤波器的主体内设置微扰小环和菱形贴片，从而克服了传统技术中的不足，实现本发明的目的。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种六边环双模微带带通滤波器，所述滤波器的主体包括一正六边形铜箔环，所述正六边形铜箔环的内环设置有至少一个微扰小环和至少一个菱形贴片，所述微扰小环与正六边形铜箔环的馈电方式为垂直结构的缝隙耦合；所述正六边形铜箔环还包括输入端和输出端，所述输入端和输出端均通过V形臂与正六边形铜箔环连接。

在本发明的一个实施例中，所述微扰小环与正六边形铜箔环等比例缩小的正六边形。

在本发明的一个实施例中，所述正六边形铜箔环的外径和内径分别为8mm和6mm。

在本发明的一个实施例中，所述微扰小环的外径和内径分别为2mm和1mm。

本发明的有益效果在于：六边环双模微带带通滤波器在六边环内增加微扰小环和菱形贴片，尺寸小，通带的两侧都有衰减极点，且通带右侧有两个衰减极点，其性能优于其他形状的带通滤波器。

附图说明

图1为本发明所述的六边环双模微带带通滤波器的几何结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明所述的一种六边环双模微带带通滤波器，所述滤波器的主体包括一正六边形铜箔环，所述正六边形铜箔环的内环设置有一个微扰小环和一个菱形贴片，所述微扰小环与正六边形铜箔环的馈电方式为垂直结构的缝隙耦合；所述正六边形铜箔环还包括输入端和输出端，所述输入端和输出端均通过V形臂与正六边形铜箔环连接。

本发明提出一种全新的微带带通滤波器拓扑结构,采用麦克斯韦方程证明此拓扑结构，对于实际情况，由于很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，只能采用数值方法来证明，学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。

商用的高频电磁仿真软件有多种，我采用的是HFSS对提出的拓扑结构进行优化。再将优化的结构制成样品，对样品测试，用实验的方法证实该滤波器拓扑结构。

外部六边环1的内外径分别为6mm和8mm，微扰小环2的内外径分别为1mm和2mm，菱形贴片3的边长为1.5mm，六边环与馈线的间隙为0.5mm，V形臂4的宽度为0.4mm。六边环1、2，菱形贴片3和馈线4、5均为介电系数为2.65，衬底厚度为1mm的铜箔。

双模特性是Wolff在20世纪70年代初用来设计和制作带通滤波器时首先发现的。谐振器中对于不同的场分布有无穷多个谐振模式和谐振频率，其中具有相同谐振频率的模式称为简并模。若在单个谐振器中通过加入一些微扰（比如开槽、切角或加入小的贴片、内切角等），会改变原正交简并模的电场分布，使得一对正交简并模之间发生耦合，两个耦合简并模的作用相当于两个耦合谐振器，从而在保持谐振回路不变的情况下，使谐振器的个数减少一半。通过改变这些微扰的大小可以对耦合强度进行控制。

从现有文献来看, 已经研究的微带双模谐振器(滤波器)主要包括: 圆形、方形、圆环、方环、折线形、三角形等。

本发明是一种新型的六边环双模微带带通滤波器，在滤波器的外形（拓扑结构）上不同于现有文献双模微带带通滤波器的外形（圆形、方形、圆环、方环、折线形、三角形等）。本发明的微带带通滤波器，尺寸小，通带的两侧都有衰减极点，且通带右侧有两个衰减极点，其性能优于其他形状的带通滤波器。

谐振器中对于不同的场分布有无穷多个谐振模式和谐振频率，其中具有相同谐振频率的模式称为简并模。若在单个谐振器中通过加入一些微扰（比如开槽、切角或加入小的贴片、内切角等），会改变原正交简并模的电场分布，使得一对正交简并模之间发生耦合，两个耦合简并模的作用相当于两个耦合谐振器，从而在保持谐振回路不变的情况下，使谐振器的个数减少一半。并且通过改变这些微扰的大小可以对耦合强度进行控制，从而调整衰减极点的位置，方便设计滤波器的实际应用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种六边环双模微带带通滤波器，其特征在于，所述滤波器的主体包括一正六边形铜箔环，所述正六边形铜箔环的内环设置有一个微扰小环和一个菱形贴片，所述微扰小环与正六边形铜箔环的馈电方式为垂直结构的缝隙耦合；所述正六边形铜箔环还包括输入端和输出端，所述输入端和输出端均通过V形臂与正六边形铜箔环连接。

2. 根据权利要求1所述的一种六边环双模微带带通滤波器，其特征在于，所述微扰小环与正六边形铜箔环等比例缩小的正六边形。

3. 根据权利要求1所述的一种六边环双模微带带通滤波器，其特征在于，所述正六边形铜箔环的外径和内径分别为8mm和6mm。

4. 根据权利要求1所述的一种六边环双模微带带通滤波器，其特征在于，所述微扰小环的外径和内径分别为2mm和1mm。