CN113488752A - 一种基于c型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，包括介质基板、位于介质基板的上表面中心处的阶跃阻抗谐振器、加载在阶跃阻抗谐振器右上方的第一开路枝节微带线、加载在输入端馈线下方的L型开路枝节微带线、位于阶跃阻抗谐振器上方的C型谐振器；阶跃阻抗谐振器左端的第二开路枝节微带线位于非对称平行耦合线的中间，阶跃阻抗谐振器右端的第三开路枝节微带线位于输出端口耦合线的下方；非对称平行耦合线和输出端口耦合线底部分别连接着输入端馈线和输出端馈线。本发明可以有效抑制通带内的卫星C波段、无线局域网频段、卫星通信C频段和X卫星通信信号；小型化C型谐振器的设计和紧凑的结构，减小了滤波器的整体尺寸。

Description

一种基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器
技术领域
本发明属于微波通信的技术领域，尤其涉及一种基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器。
背景技术
自从2002年美国联邦通信委员会(FCC)通过了超宽带技术的商业许可，开放了3.1～10.6GHz的频段可用于商业通信，超宽带技术凭借高速通信、保密性高、低功耗等优点，受到了学术和工业相关领域的广泛关注。超宽带滤波器作为超宽带无线通信系统中的一个重要组成部分，其性能的优劣直接影响着整个通信系统的质量，因此对超宽带滤波器的研究具有重要意义。
在实际应用中，超宽带标准频段的范围内覆盖着一些常规的通信系统波段，比如3.3GHz～3.6GHz的全球微波互联网络，3.7GHz～4.2GHz的卫星通信C波段，5.15GHz～5.35GHz、5.725GHz～5.825GHz的无线局域网频段、6.7～7.1GHz的卫星通信C频段和7.9GHz～8.4GHz的X卫星通信波段，这些系统波段会严重干扰超宽带系统。因此为了避免系统间相互干扰，迫切需要具有陷波特性的超宽带滤波器。
目前具有陷波特性的超宽带滤波器设计方法主要有：1.通过集成多层电路结构，但是制作成本昂贵，对制作工艺要求高，不利于加工；2.加载谐振器法，即在超宽带滤波器的谐振器或耦合线旁边，加载一组或多组谐振器，达到引入传输零点的目的，但目前加载的谐振器尺寸较大；3.在谐振器上加载内嵌枝节，从而引入陷波，但是只能实现单个陷波频带，而且该陷波频带的中心频率与带宽不易调节。
发明内容
基于以上现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种体积小，结构紧凑，便于集成和互联的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，该滤波器可以降低卫星通信C波段、无线局域网频段、卫星通信C频段和X卫星通信信号对超宽带信号的干扰。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，包括介质基板、位于所述介质基板的上表面中心处的阶跃阻抗谐振器、加载在所述阶跃阻抗谐振器右上方的第一开路枝节微带线、加载在输入端馈线下方的L型开路枝节微带线、位于所述阶跃阻抗谐振器上方的C型谐振器；所述阶跃阻抗谐振器左端的第二开路枝节微带线位于输入端口非对称平行耦合线的中间，阶跃阻抗谐振器右端的第三开路枝节微带线位于输出端口耦合线的下方；所述输入端口非对称平行耦合线和输出端口耦合线底部分别连接着输入端馈线和输出端馈线。
作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器进一步包括下列技术特征的部分或全部：
可选的，所述阶跃阻抗谐振器关于中心对称，然后通过调节左右两端的开路枝节微带线的物理尺寸进而调整谐振器的频率带宽；通过调节第一开路枝节微带线和L型开路枝节微带线的尺寸进而调整对应陷波的中心频率。
可选的，所述输入端口非对称平行耦合线与阶跃阻抗谐振器进行耦合，进而形成陷波，通过调节耦合线的尺寸可以调整陷波的频率。
进一步的，所述阶跃阻抗谐振器上方通过加载C型谐振器形成陷波，通过调节C型谐振器的尺寸可以调整陷波的频率。
优选的，所述介质基板的上表面的铜镀层具有滤波器电路结构。
进一步的,所述输入端馈线、输出端馈线、阶跃阻抗谐振器、第一开路枝节微带线、输入端口非对称平行耦合线、L型开路枝节微带线、输出端口耦合线、C型谐振器构成所述滤波器电路结构。
可选的，所述介质基板的相对介电常数为10.2，厚度为1.27mm，正切损耗是0.0023；所述铜镀层的厚度为0.1mm，超宽带滤波器尺寸为15.8mm*5.6mm。
由上，本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器通过采用加载在阶梯阻抗谐振器的开路枝节微带线、加载在输入端馈线的开路枝节微带线、加载C型谐振器和非对称耦合结构，可实现五个陷波，且在非陷波波段内传输性能好；可以有效抑制通带内的卫星C波段、无线局域网频段、卫星通信C频段和X卫星通信信号；小型化C型谐振器的设计和紧凑的结构，减小了滤波器的整体尺寸。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器的上表面的结构示意图；
图2是本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器的侧面图；
图3是本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器的三维结构示意图；
图4是本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器的物理尺寸图；
图5是本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器的电磁仿真曲线图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
如图1至图4所示，本发明的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其滤波器电路结构包括输入端馈线1、输出端馈线2、阶跃阻抗谐振器5、第一开路枝节微带线9、输入端口非对称平行耦合线3，8、L型开路枝节微带线11、输出端口耦合线4、C型谐振器10。滤波器电路结构设置在介质基板13的上表面12的铜镀层上。介质基板13的非铜镀层为下表面14。
如图1所示，位于介质基板13的上表面12中心处的阶跃阻抗谐振器5关于中心对称，然后通过调节阶跃阻抗谐振器5左右两端的开路枝节微带线和中间谐振器枝节的物理尺寸可以产生3.1～13.1GHz的超宽带。加载在阶跃阻抗谐振器5右上方的第一开路枝节微带线9，加载在阶跃阻抗谐振器上方的C型谐振器10，加载在50Ω输入馈线下方的L型开路枝节微带线11，通过调节第一开路枝节微带线9、L型开路枝节微带线11和C型谐振器10的尺寸调整陷波的频率。
本发明中，阶跃阻抗谐振器5左端的第二开路枝节微带线6位于输入端口非对称平行耦合线3,8的中间，阶跃阻抗谐振器5右端的第三开路枝节微带线7位于输出端口耦合线4的下方，通过调节非对称耦合线8的尺寸调整陷波的中心频率。输入端口非对称平行耦合线3,8和输出端口耦合线4分别加载在输入/输出端馈线1，2上。
进一步地，本发明的介质基板13的相对介电常数为10.2，厚度为1.27mm，正切损耗是0.0023；介质基板13的上表面12的铜镀层的厚度为0.1mm，超宽带滤波器尺寸为15.8mm*5.6mm。
如图4所示，本发明的滤波器的详细尺寸如下：(单位:mm)
W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10
1.05 0.15 0.15 0.15 0.4 1.4 0.15 1 1.4 0.9
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10
6.4 3.9 3.7 4 5.6 8.15 4.8 0.2 2.1 0.6
g1 g2 g3
0.25 0.1 0.6
多模谐振器的设计：根据滤波器的相关理论，该设计满足超宽带通信的阶梯阻抗谐振单元含有矩形加载存根。通过调整阶梯阻抗谐振单元上的矩形加载存根尺寸，来调整陷波位置。并在阶梯阻抗谐振单元上方耦合C型谐振器，从而实现陷波。
本发明利用高频仿真软件Ansoft HFSS15.0对整体结构进行仿真计算，得到的仿真结果如图5所示。从图5可以看出，在中心频率3.9GHz、5.7GHz、7.1GHz、8.1GHz以及10.65GHz处具有陷波特性，陷波幅度均大于15dB，可以覆盖卫星通信C波段、无线局域网频段、卫星通信C频段和X卫星通信信号的多个干扰频段，满足了五陷波特性。该超宽带滤波器整体尺寸为15.8mm*5.6mm。整个通带内插入损耗较低，带外特性良好，结构紧凑，尺寸较小，成本低廉，加工方便，利于集成。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：包括介质基板(13)、位于所述介质基板(13)的上表面(12)中心处的阶跃阻抗谐振器(5)、加载在所述阶跃阻抗谐振器(5)右上方的第一开路枝节微带线(9)、加载在输入端馈线(1)下方的L型开路枝节微带线(11)、位于所述阶跃阻抗谐振器(5)上方的C型谐振器(10)；
所述阶跃阻抗谐振器(5)左端的第二开路枝节微带线(6)位于输入端口非对称平行耦合线(3,8)的中间，阶跃阻抗谐振器(5)右端的第三开路枝节微带线(7)位于输出端口耦合线(4)的下方；
所述输入端口非对称平行耦合线(3,8)和输出端口耦合线(4)底部分别连接着输入端馈线(1)和输出端馈线(2)。
2.如权利要求1所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于，所述阶跃阻抗谐振器(5)关于中心对称，然后通过调节左右两端的开路枝节微带线的物理尺寸进而调整谐振器的频率带宽；通过调节第一开路枝节微带线(9)和L型开路枝节微带线(11)的尺寸进而调整对应陷波的中心频率。
3.如权利要求1所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：所述输入端口非对称平行耦合线(3，8)与阶跃阻抗谐振器(5)进行耦合，进而形成陷波，通过调节耦合线(8)的尺寸可以调整陷波的频率。
4.如权利要求1所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：所述阶跃阻抗谐振器(5)上方通过加载C型谐振器(10)形成陷波，通过调节C型谐振器(10)的尺寸可以调整陷波的频率。
5.如权利要求1所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：所述介质基板(13)的上表面(12)的铜镀层具有滤波器电路结构。
6.如权利要求5所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：所述输入端馈线(1)、输出端馈线(2)、阶跃阻抗谐振器(5)、第一开路枝节微带线(9)、输入端口非对称平行耦合线(3，8)、L型开路枝节微带线(11)、输出端口耦合线(4)、C型谐振器(10)构成所述滤波器电路结构。
7.如权利要求5所述的基于C型谐振器的五陷波微型超宽带滤波器，其特征在于：所述介质基板(13)的相对介电常数为10.2，厚度为1.27mm，正切损耗是0.0023；所述铜镀层的厚度为0.1mm，超宽带滤波器尺寸为15.8mm*5.6mm。
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