CN105896005A - 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器 - Google Patents

一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN105896005A
CN105896005A CN201610278574.4A CN201610278574A CN105896005A CN 105896005 A CN105896005 A CN 105896005A CN 201610278574 A CN201610278574 A CN 201610278574A CN 105896005 A CN105896005 A CN 105896005A
Authority
CN
China
Prior art keywords
low
microstrip
open circuit
filter
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610278574.4A
Other languages
English (en)
Inventor
彭菊红
杨维明
王旭光
赵晶晶
黄汉华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei University
Original Assignee
Hubei University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei University filed Critical Hubei University
Priority to CN201610278574.4A priority Critical patent/CN105896005A/zh
Publication of CN105896005A publication Critical patent/CN105896005A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器。主要由介质板、微带金属面、接地金属面、输入端口、输出端口组成；其微带金属面包括输入并联开路支节、左半圆形阶梯阻抗并联节、右半圆形阶梯阻抗并联节、输出并联开路支节及其连接的微带线，其中输入/输出并联开路节和半圆形阶梯阻抗并联节间级联的微带线是渐变线形；接地金属面包括三个面积相同的二次Hilbert分形缺陷地(DGS)单元结构；整体结构上下对称，左右对称，布局紧凑。仿真结果表明：与传统的微带低通滤波器相比,本发明具有通带内的纹波小，回波损耗和插入损耗较小，阻带较宽，过渡带陡峭，结构紧凑等特点；且具有成本低、尺寸小、易加工等优点。

Description

一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器
技术领域
本发明涉及的是无线通信、雷达和遥感等电子技术的低通滤波器，公开了一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止特点的微带低通滤波器。本发明中，利用加载微带渐变线的分形缺陷地结构、半圆形阶梯阻抗单元与微带并联枝节级联设计，所设计的滤波器具有损耗低，阻带宽，过渡带陡峭及结构紧凑，尺寸小等优点。
背景技术
为了适应现在日益复杂的电磁环境以及无线通信技术的快速发展，对低通滤波器性能要求更高，小尺寸、低损耗、宽阻带是衡量滤波器优劣的关键指标。
传统的阶梯阻抗微带低通滤波器的尺寸大，阻带窄，不满足现代通信系统发展的需要。为扩展阻带带宽，文献[1-2]用开路T型微带结构替代传统微带滤波器中的阶梯阻抗传输线，但该方法设计的滤波器尺寸较大；文献[3]通过把两个发卡型谐振器用等效于电感的细微带线连接起来构成二级低通滤波器,其阻带性能明显改善，但滤波器结构尺寸仍然较大。
缺陷地结构(Defected Ground Structure，DGS)结构，是在微带线的金属接地面上，腐蚀出线宽形状各异的非金属单元，从而改变微带线的分布电感和电容，以改善滤波器的各类传输特性。DGS单元具有良好的带隙特性和慢波效应，具有比较好的特征阻抗，可大大改善电路的阻带特性(比如抑制谐波、改善效率，提高Q值等)，并且使传输线结构更加紧凑。
传统的DGS单元周期级联构成的低通滤波器阻带较窄，不能抑制高次谐波，从而限制了DGS在低通滤波器中的应用。传统哑铃型DGS过渡带下降平缓，选择性不好，体积也较大。文献[4]采用哑铃型和螺旋型缺陷接地结构获得了结构紧凑的DGS准椭圆低通滤波器，其阻带宽度达到通带带宽的5倍；文献[5]利用半圆形缺陷地结构单元和半圆形阶梯阻抗级联设计，通过改变其半圆半径和狭缝宽度对滤波器进行优化设计，获得良好的通带和阻带特性；文献[6]采用Hilbert分形缺陷地结构代替哑铃型DGS单元,设计出锐截止特性的微带低通滤波器，但其通带反射损耗不理想,达到-15.6dB,其阻带也不够宽,阻带范围为5-13.5GHz,不能抑制3次谐波。
所以，如何实现对微带线低通滤波器高次谐波的有效控制，使通带反射损耗进一步减小，而且尺寸进一步减小是非常重要和迫切需要解决的问题。
参考文献
[1]朱轶智，张晓娟，方广有.基于开路T型结构的小型化超宽阻带滤波器设计[J]，电子与信息学报，32(9)，2010：2282-2286
[2]宁俊松，罗正祥，小型化超宽阻带低通滤波器的设计[J]，电子科技大学学报，39(2)，2010：223-226
[3]杨茂辉,徐军,赵青,彭林.一种新型小型化宽阻带低通滤波器设计[J],微波学报,26(4),2010:61-64
[4]杨瑾屏,吴文.新型DGS准椭圆低通滤波器的研究[J],电子学报,36(2),2008:235-238
[5]魏峰，翟阳文，史小卫.一种新颖的缺陷地微带线低通滤波器[J]，西安电子科技大学学报，36(4),2009:645-648
[6]一种锐截止Hilbert分形缺陷地结构微带低通滤波器,ZL201520276088.X
发明内容
本发明目的在于提出一种新颖的小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器的结构，以解决现有的低通滤波器尺寸较大和阻带较窄，损耗较大等问题。
为解决上述技术问题，本发明设计了一种加载微带渐变线的Hilbert(希尔伯特)分形缺陷地结构单元和半圆形阶梯阻抗枝节相级联、并在输入和输出端加载终端开路的微带并联枝节，构成的低通滤波器结构,如图1(a)所示。其基本原理为:Hilbert(希尔伯特)分形缺陷地结构单元等效为与主传输线串联的LC并联谐振回路,半圆形阶梯阻抗枝节等效为与主传输线并联的LC串联谐振回路,因此Hilbert(希尔伯特)分形缺陷地结构单元和半圆形阶梯阻抗枝节级联的滤波器结构,可以等效为如图1(b)所示的带阻滤波器模型,本发明就是以带阻滤波器结构,实现宽阻带的低通滤波器；图1(a)中Hilbert分形缺陷地结构单元的引入，改变了原有微带传输线的特性阻抗，在背面加载的微带渐变线主要用于传输线特性阻抗的补偿；输入端口及输出端口的微带并联枝节用于改善滤波器端口的阻抗匹配性能。
本发明实例是这样实现的。一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止低通滤波器，主要由介质板、微带金属面、接地金属面、输入端口、输出端口组成，其微带金属面包括传统微带线和输入并联开路支节、左半圆形阶梯阻抗并联节、右半圆形阶梯阻抗并联节、输出并联开路支节及连接的微带线，其特征在于其中输入/输出并联开路支节和半圆形阶梯阻抗并联节间级联的微带线是渐变线形；接地金属面包括三个面积相同的二次Hilbert分形缺陷地(DGS)单元结构；整体结构上下对称，左右对称，布局紧凑，微带金属面的微带线和支节匹配部分为金属箔，接地金属面也为金属箔，在其上按三个希尔伯特分形单元用腐蚀液腐蚀露出介质面。
本发明利用加载微带渐变线的Hilbter分形缺陷地(DGS)单元、半圆形阶梯阻抗枝节、终端开路的微带并联枝节级联设计微带低通滤波器，有效地提高了滤波器的性能，并减小了滤波器的面积。
本发明引入Hilbert(希尔伯特)分形缺陷地单元，二次迭代Hilbert分形结构单元有着相对比较好的通带性能和阻带特性。它在较低的频段内有3个传输零点，在通带内的插入损耗很小，通带到阻带很陡峭，它的尺寸比哑铃型DGS单元的尺寸要小。因此它非常适合于低通滤波器的设计
本发明利用分形缺陷地单元能够减小滤波器尺寸，降低通带内损耗，并使得滤波器过渡带更陡峭；半圆形阶梯阻抗单元也有很好的阻带特性；二者级联后将使得通带和阻带性能有明显改善，而且滤波器尺寸也能够减小。同时在输入输出端口加载了并联开路支节来补偿微带线，改善滤波器匹配特性，扩宽滤波器阻带的带宽。输入/输出并联开路支节和半圆形阶梯阻抗支节级联时，设计的Hilbert分形缺陷地的微带金属面是渐变形，可进一步减小滤波器通带回波损耗、展宽阻带。按上述电路结构所设计的低通滤波器，损耗小、过渡带陡峭、阻带宽、尺寸小。
表1是传统滤波器与本发明的微带低通滤波器性能参数比较。
表1微带低通滤波器性能参数比较
附图说明
图1是本发明低通滤波器的结构示意图a及等效图b；
图2是本发明实例结构的主视图；
图3是本发明实例微带金属面的结构示意图(图2的仰视图)；
图4是本发明实例接地金属面的结构示意图(图2的俯视图)；
图5是图4接地金属面上的三个Hilbert分形缺陷地结构单元示意图；
图6是Hilbert分形原理图；
图7是本发明在截止频率5GHz，阻带宽度6～20GHz以上实施例的具体尺寸图(图中尺寸单位为mm)；
图8是图7所示实施例HFSS仿真结果。
其中1----介质板，2----微带金属面，3----接地金属面，4----微带线，5----输入并联开路支节，6----左半圆形阶梯阻抗并联节，7----右半圆形阶梯阻抗并联节，8----输出并联开路支节，9----输入渐变微带线，10----缺陷地单元，11----缺陷地单元，12----缺陷地单元，13----输出渐变微带线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。
从图2,3，4中看出本发明实施例主要由介质板(1)、微带金属面(2)、接地金属面(3)、输入端口、输出端口组成。
介质板(1)的相对介电常数为εr＝2.2，介质层厚度为H＝0.781mm。中间微带线宽为2.4mm；微带金属面(2)包括传统的微带线(4)和四个并联支节以及两段渐变微带线，依次是输入并联开路支节(5)、输入渐变微带线(9)、左半圆形阶梯阻抗并联节(6)、右半圆形阶梯阻抗并联节(7)、输出并联开路支节(8)、输出渐变微带线(13)；接地金属面(3)包括三个面积相同的二次Hilbert(希尔伯特)分形缺陷地(DGS)单元结构(10)、(11)、(12)；整体结构上下对称，左右对称，布局紧凑。微带金属面(2)和接地金属面(3)为金属箔，三个Hilbert(希尔伯特)分形单元用腐蚀液腐蚀露出介质面。
当截止频率5GHz，阻带宽度6～20GHz，回波损耗大于23dB，矩形系数1.02的实施例的具体尺寸见图7，其中输入并联开路支节(5)和输出并联开路支节(8)的长度为9.7mm，宽度为0.5mm。左半圆形阶梯阻抗并联节(6)和右半圆形阶梯阻抗并联节(7)半径长度为2mm，连结狭缝的长度为0.515mm，宽度为0.2mm。输入并联开路支节(5)和左半圆形阶梯阻抗并联节(6)之间的输入渐变微带线(9)宽度从2.4mm渐变到1.8mm；左半圆形阶梯阻抗并联节(6)和右半圆形阶梯阻抗并联节(7)级联的微带金属面宽度为2.4mm；右半圆形阶梯阻抗并联节(7)和输出并联开路支节(8)之间的输出渐变微带线(13)宽度从1.8mm渐变到2.4mm。
分形缺陷地单元结构(10)、(11)、(12)相同，分形次数为2阶，长宽为4.8mmx4.8mm，其中线宽t为0.3mm，分形宽度a为0.6mm，b为0.4mm，中间开口宽度g为0.2mm。
图7发明实例的仿真结果为图8，从中可以看到，本发明的低通滤波器的过渡带很陡峭，通带纹波为0.3dB，其通带内回波损耗大于-23.2dB，通带内插入损耗和回波损耗都比较小。阻带比较宽，延伸至20GHz，尺寸也减小了许多。矩形系数(k(XdB)＝BW(XdB)/BW(3dB)，X可为40dB、30dB、20dB等)用来描述过渡带的陡峭程度，矩形系数越接近于1，陡峭程度越明显，本发明实例矩形系数(k(20dB))达到了1.02，实现了锐截止。

Claims (1)

1.一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止低通滤波器，主要由介质板、微带金属面、接地金属面、输入端口、输出端口组成，其微带金属面包括传统微带线和输入并联开路支节、左半圆形阶梯阻抗并联节、右半圆形阶梯阻抗并联节、输出并联开路支节及连接的微带线，其特征在于其中输入/输出并联开路支节和半圆形阶梯阻抗并联节间级联的微带线是渐变线形；接地金属面包括三个面积相同的二次Hilbert分形缺陷地单元结构；整体结构上下对称，左右对称，布局紧凑，微带金属面的微带线和支节匹配部分为金属箔，接地金属面也为金属箔，在其上按三个希尔伯特分形单元用腐蚀液腐蚀露出介质面。
CN201610278574.4A 2016-04-28 2016-04-28 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器 Pending CN105896005A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610278574.4A CN105896005A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610278574.4A CN105896005A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105896005A true CN105896005A (zh) 2016-08-24

Family

ID=56701843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610278574.4A Pending CN105896005A (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105896005A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216838A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 贵州大学 改进的缺陷地结构低通滤波器
CN115513619A (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 中国科学院物理研究所 一种微带图形层、其制备方法及其极宽阻带低通滤波器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662057A (zh) * 2009-09-23 2010-03-03 东南大学 低插损宽阻带紧凑微带谐振单元低通滤波器
CN103633399A (zh) * 2013-11-19 2014-03-12 华南理工大学 一种微带超宽阻带低通滤波器
CN204614908U (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 湖北大学 一种锐截止Hilbert分形缺陷地结构微带低通滤波器
CN105356020A (zh) * 2015-12-17 2016-02-24 东南大学 基于四分之一波长阶跃阻抗谐振器的带通滤波器及设计方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101662057A (zh) * 2009-09-23 2010-03-03 东南大学 低插损宽阻带紧凑微带谐振单元低通滤波器
CN103633399A (zh) * 2013-11-19 2014-03-12 华南理工大学 一种微带超宽阻带低通滤波器
CN204614908U (zh) * 2015-04-29 2015-09-02 湖北大学 一种锐截止Hilbert分形缺陷地结构微带低通滤波器
CN105356020A (zh) * 2015-12-17 2016-02-24 东南大学 基于四分之一波长阶跃阻抗谐振器的带通滤波器及设计方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109216838A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 贵州大学 改进的缺陷地结构低通滤波器
CN115513619A (zh) * 2022-09-23 2022-12-23 中国科学院物理研究所 一种微带图形层、其制备方法及其极宽阻带低通滤波器
CN115513619B (zh) * 2022-09-23 2023-10-03 中国科学院物理研究所 一种微带图形层、其制备方法及其极宽阻带低通滤波器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206806478U (zh) 一种加载并联t形枝节和缺陷地结构的微带低通滤波器
CN109301404B (zh) 一种基于频率选择性耦合的ltcc宽阻带滤波巴伦
CN113346205B (zh) 一种广义切比雪夫函数响应通道连续相同宽带三工器
CN101719579B (zh) 多频带带阻滤波器及多频带带通滤波器
CN112332051B (zh) 一种超宽带滤波器
Wu et al. Quasi-reflectionless microstrip bandpass filters with improved passband flatness and out-of-band rejection
CN108598632A (zh) 一种具有双零点宽阻带的siw-cpw超宽带滤波器
Yuan et al. Flexible design method for microstrip bandstop, highpass, and bandpass filters using similar defected ground structures
CN107895829B (zh) 一种具有三阶准椭圆带通频率响应的微带滤波器
CN204614908U (zh) 一种锐截止Hilbert分形缺陷地结构微带低通滤波器
CN210129571U (zh) 一种具有传输零点的介质同轴低通滤波器
CN109326855B (zh) 一种新型的宽带四功分滤波器
CN113381143B (zh) 一种微带低通滤波器及传输零点确定、频率设置方法
CN100435409C (zh) 超宽带微带滤波器
CN111740192B (zh) 一种叉指结构加载的基片集成波导滤波器
CN105896005A (zh) 一种小尺寸低损耗宽阻带锐截止微带低通滤波器
CN101692512B (zh) 基于地面缺陷型接地结构的超宽带带通滤波器
CN217114739U (zh) 一种小型化超宽带带通滤波器
CN111063968B (zh) 一种基于镜像开路阶梯阻抗谐振器的超宽带带通滤波器
CN102255125B (zh) 一种双频窄带带通滤波器
CN104393382A (zh) 具有宽阻带特性的高阶小型化窄带带通滤波器
CN111865252B (zh) 高抑制高通滤波器
CN110277616B (zh) 基于垂直折叠小型化的卍型双通带带通滤波器
CN111416182B (zh) 一种高选择性三通带功分滤波器
CN210111008U (zh) 新型sigw宽带带通滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160824

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication