CN104767014A

CN104767014A - 一种x波段宽带微带带通滤波器

Info

Publication number: CN104767014A
Application number: CN201410708523.1A
Authority: CN
Inventors: 胡韵泽
Original assignee: Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Aerospace Measurement and Control Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2015-07-08

Abstract

本发明提供一种X波段宽带微带带通滤波器，包括输入微带线部分、输出微带线部分以及多条微带线结构；其中，所述多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，且每一微带线结构中平行相交部分的长度相同。本发明以平行耦合微带带通滤波器为设计基础，将部分平行耦合谐振部分进行翻转，使得多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，在相同指标下，本发明相比于传统平行耦合线滤波器大大减小了设计尺寸，其体积约为传统模式的三分之一左右。

Description

一种X波段宽带微带带通滤波器

技术领域

本发明属于射频电路技术领域，特别涉及一种X波段宽带微带带通滤波器。

背景技术

现有微带带通滤波器主要依托平行耦合线带通滤波器的设计思想，进而衍生出发夹型滤波器、交叉耦合型滤波器等微带带通滤波器模型，基本设计思想都是利用微带线组成的多个平行谐振器结构，来完成对信号的滤去功能，现有微带带通滤波器设计中滤波器尺寸较大，在某些结构要求比较严格的固定结构下很难布局。

随着现有射频信号分析仪器对体积和性能更高的要求，为了在不降低模块性能的情况下减小滤波器模块体积是很好的趋势。若利用现有设计完成传统10-12GHz的宽带平行耦合滤波器的设计，体积至少达到了，在项目要求PXI架构下，很难完成整体设计。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是为了解决现有X波段宽带微带带通滤波器体积大的问题，提出一种新型X波段宽带微带带通滤波器，通过对传统滤波器中平行耦合谐振部分进行翻转，形成上下交互排列的形式，相比于现有滤波器，本发明滤波器具有体积小的特点。

实现本发明的技术方案如下：

一种X波段宽带微带带通滤波器，包括输入微带线部分、输出微带线部分以及多条微带线结构；其中，所述多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，且每一微带线结构中平行相交部分的长度相同。

进一步地，本发明所述平行相交部分的长度为1.5mm。

进一步地，本发明在所述多条微带线结构中，与输入、输出微带线部分连接的微带线结构的长度相同，其余微带线结构的长度相同，且多条微带线结构的宽度相同均为j。

进一步地，本发明与输入、输出微带线部分连接的微带线结构的长度为c+b，其中b为1.5mm，c为5.5mm；其余微带线结构的长度相同为2×b+d，其中d为1.5mm，宽度j为0.4mm。

进一步地，本发明所述多条微带线结构为9条，上下交互排列形成8组平行耦合谐振部分，从一端至另一端8组平行耦合谐振部分之间的间距分别为：0.28mm、0.56mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.56mm以及0.28mm。

进一步地，本发明输入、输出微带线部分的宽度k为1.32mm，长度a为8.25mm。

有益效果

本发明以平行耦合微带带通滤波器为设计基础，将部分平行耦合谐振部分进行翻转，使得多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，在相同指标下，本发明相比于传统平行耦合线滤波器大大减小了设计尺寸，其体积约为传统模式的三分之一左右。

本发明对多条微带线结构的线宽进行归一化设计，以及考虑到微带线末端的耦合效应，对滤波器中相应的参数进行优化设计，使得在降低了整体滤波器的设计体积基础上，保持良好的滤波特性。

附图说明

图1为本发明X波段宽带微带带通滤波器的仿真模型图；

图2为本发明X波段新型微带滤波器尺寸说明图；

图3为本发明X波段宽带微带带通滤波器的仿真S21曲线图；

图4为本发明X波段宽带微带带通滤波器的实物图；

图5为本发明X波段宽带微带带通滤波器的的实际测量S21曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1-2所示，本发明一种X波段宽带微带带通滤波器，包括输入微带线部分、输出微带线部分以及多条微带线结构；其中，所述多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，且每一微带线结构中平行相交部分的长度相同。

本发明将传统平行耦合线微带滤波器主体滤波耦合单元的排列方式进行了优化(传统形式将微带线结构组成的耦合单元以自上到下的排列方式)，本发明设计的滤波器采用上下交互排列的方式，对传统形式进行了翻转操作，因此可以实现大大减小滤波器体积的目的。

针对传统平行耦合线微带滤波器主体耦合单元的微带线结构宽度不同，在此滤波器设计当中，为了方便进行翻转操作后的优化设计，首先对微带线结构进行了线宽等宽的优化设计。同时，在对传统形式微带结构排布进行翻转操作后，耦合单元发生了变化，传统形式主体部分第一段微带线结构和第二段微带线结构在平行段进行耦合，信号从第一段传入第二段依次类推，但进行翻转后，信号通过平行耦合段将信号传入第二段，同时又通过末端耦合的方式将一部分能量传入第三段，耦合形式发生变化后，对主体线宽，以及缝隙宽度和耦合段长度进行了优化仿真，完成了最终设计。

本发明优化设计后，将多条微带线结构的宽度确定为j为0.4mm；将平行相交部分的长度为1.5mm；将与输入、输出微带线部分连接的微带线结构的长度确定为c+b，其中b为1.5mm，c为5.5mm；其余微带线结构的长度确定为2×b+d，其中d为1.5mm；同时，多条微带线结构为9条，上下交互排列形成8组平行耦合谐振部分，从一端至另一端8组平行耦合谐振部分之间的间距分比为：0.28mm、0.56mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.56mm以及0.28mm；输入、输出微带线部分的宽度k为1.32mm，长度a为8.25mm。

即：整体X波段新型滤波器为左右对称结构，由不同尺寸的微带线结构构成，输入输出端为宽度为k，长度为a的50欧姆特征阻抗微带线，主体部分为9条宽度相同，均为j的微带线组成，其中两边微带线长度为c+b，其余长度均为2*b+d，微带线上下交互排列，形成耦合单元，相互平行相交部分长度相同，均为b，微带线平行相交部分距离间距不同，共8个缝隙，从左至右间距分别为，i；h；f；e；e；f；h；i，成对称分布。

表1为X波段宽带微带带通滤波器参数表

a	8.25mm	b	1.5mm	c	5.5mm
						d	1.5mm	e	0.63mm	f	0.63mm
h	0.56mm	i	0.28mm	j	0.4mm
						k	1.32mm

本发明滤波器的设计过程为：整体设计主要考虑了滤波器体积问题，即首先确定了采用ROGERS 6010板材，其主要参数为介电常数10.2，厚度1.27mm，铜皮厚度0.018mm，介电常数高导致微带结构尺寸的减小，铜皮厚度满足设计频率趋肤深度的要求，按照基本平行耦合微带带通滤波器的设计思路，以11GHz为中心频率，2GHz带宽，设计了一组9阶滤波器雏形，为了进行翻转设计，优化了每组平行耦合谐振段的微带线宽，使其统一，将偶数段平行耦合谐振部分进行了翻转，使得整体微带滤波器结构变窄，翻转后考虑到微带开路线末端的耦合谐振，再进行了优化仿真，使其整体滤波器性能达到最优，其中主要优化了耦合段的长度和宽度以及微带线输入输出部分到平行耦合谐振段的长度。

图1本发明X波段宽带微带带通滤波器的仿真模型图，其中包括了上述几个组成部分，有微带线输入部分，微带线输出部分，平行耦合谐振部分以及末端耦合谐振部分，利用了传统平行耦合微带带通滤波器的设计思想，先完成了中心频率11GHz，带宽2GHz微带带通滤波器的设计，进而在设计雏形基础上，加入了微带线等宽优化设计，平行耦合谐振段翻转设计以及滤波器整体腔体宽度设计等优化设计步骤，从而完成了新型X波段宽带微带带通滤波器的仿真模型设计。

图3是本发明X波段宽带微带带通滤波器的仿真S21曲线图，即代表了滤波器插入损耗的曲线图，从图中标记可以看出仿真滤波器3dB通带在9.6GHz-12.6GHz，比理论带宽要宽，主要考虑到了加工过程中以及板材所带来的误差导致的频率偏移的发生，带内纹波小于1dB，系统要求镜像频率的抑制度达到40dBc，性能良好。

图4本发明X波段宽带微带带通滤波器的实物图，仿真采用的是ROGERS6010板材进行设计仿真的，实际加工由于库存问题采用了ARLON AD1000板材，两种板材介电常数，厚度，铜皮厚度参数均相同，只是在误差上AD1000板材多出5％。其中白色部分为板材介质部分，金色部分为板材铜皮部分，为了减小插入损耗，做了沉金表面处理，其整体设计尺寸仅为3.5mm*28mm，大大小于现有微带带通滤波器的设计尺寸。

图5本发明X波段宽带微带带通滤波器的实际测试曲线图，在通带10-12GHz频段插入损耗基本小于5dB，抛去焊接过程以及射频连接器带来的误差插入损耗应该小于3dB，实际测试结果中带内纹波表现性能一般，主要可能是由于测试屏蔽盒的加工误差，所带来的接地性能不好导致，其系统要求镜像频率段6-8GHz的插入损耗达到了60dB，即抑制度达到了50dBc，满足整机系统指标。

本发明基于PXI模块对射频电路小型化的迫切需求，利用平行耦合微带滤波器的基本设计为雏形，在此设计基础上，首先对平行耦合谐振段的微带线宽进行了等宽优化设计，目的是为了方便后续的平行耦合谐振段的反转设计，最后进行整体的优化设计后，完成了一种新型的X波段宽带微带带通滤波器的设计，其整体尺寸为3.5mm*28mm，大大小于现有设计尺寸，节省了空间，方便了后续整体微波电路的设计，其被利用于4-12GHz PXI单槽下变频模块当中，实现了系统指标，完成了系统的宽带信号频谱分析的功能。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，包括输入微带线部分、输出微带线部分以及多条微带线结构；其中，所述多条微带线结构的排列方式为上下交互排列，形成左右对称的结构，且每一微带线结构中平行相交部分的长度相同。

2.根据权利要求1所述X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述平行相交部分的长度为1.5mm。

3.根据权利要求1所述X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，在所述多条微带线结构中，与输入、输出微带线部分连接的微带线结构的长度相同，其余微带线结构的长度相同，且多条微带线结构的宽度相同均为j。

4.根据权利要求3所述X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，与输入、输出微带线部分连接的微带线结构的长度为c+b，其中b为1.5mm，c为5.5mm；其余微带线结构的长度相同为2×b+d，其中d为1.5mm，宽度j为0.4mm。

5.根据权利要求1所述X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述多条微带线结构为9条，上下交互排列形成8组平行耦合谐振部分，从一端至另一端8组平行耦合谐振部分之间的间距分别为：0.28mm、0.56mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.63mm、0.56mm以及0.28mm。

6.根据权利要求1所述X波段宽带微带带通滤波器，其特征在于，输入、输出微带线部分的宽度k为1.32mm，长度a为8.25mm。