CN115051126A - 一种基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，包括介质基板、位于介质基板上表面中心处的阶跃阻抗谐振器、加载在阶跃阻抗谐振器下方的双开环谐振器、加载在阶跃阻抗谐振器上方的C型谐振器；阶跃阻抗谐振器左右两端的开路枝节微带线位于输入端口和输出端口非对称平行耦合线中间；输入端口非对称平行耦合线和输出端口非对称平行耦合线底部分别连接着50Ω输入馈线和50Ω输出馈线；50Ω输入馈线内部和50Ω输出馈线各加载一条内嵌枝节。本发明可以有效抑制WiMAX频段、WLAN频段、印度国家卫星通信C频段和X卫星通信上行频段信号对超宽带频段信号的影响，可以直接布设在印刷电路板(PCB)上，易与平面有源电路相集成(例如RFIC、MMIC)。
Description
技术领域
本发明属于微波通信的技术领域，更具体地说，涉及一种基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器。
背景技术
2002年由美国联邦通信委员会(FCC)批准用于室内应用的超宽带(UWB)是一种无线通信技术，它可以在很宽的带宽上传输大量的数据，其频率范围为3.1GHz～10.6GHz。与其他通信技术不同，超宽带技术使用短信号脉冲在较宽的频谱上以很高的数据速率和较低的功率传输信息。超宽带系统为传感设备提供高分辨率，为定位和成像设备提供高数据速率和高精度。超宽带设备在雷达、成像和军事通信等领域得到广泛应用，同时超宽带设备以无线个人区域网络(WPAN)的形式在家庭网络和多媒体通信中也有许多应用。性能良好的超宽带滤波器是超宽带系统实现高质量信号传输和接收的重要要求。
超宽带在军事、物联网等各个领域都有着广阔的应用。然而在超宽带频段的范围内覆盖着一些常规的通信系统波段，比如3.3GHz～3.7GHz的全球微波互联接入(WiMAX)，5.15GHz～5.825GHz的无线局域网(WLAN)，6.7GHz～7.1GHz的印度国家卫星通信C频段和7.9GHz～8.4GHz的X卫星通信上行波段，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。
发明内容
基于现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种性能良好，结构紧凑，便于集成的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，该滤波器可以降低全球微波互联接入频段(WiMAX)、无线局域网频段(WLAN)、印度国家卫星通信C频段和X卫星通信信号对UWB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新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，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、位于所述阶跃阻抗谐振器下方的双开环谐振器、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一开路枝节微带线位于输入端口非对称平行耦合线的中间，所述阶跃阻抗谐振器右端的第二开路枝节微带线位于输出端口非对称平行耦合线的中间；所述输入端口非对称平行耦合线和输出端口非对称平行耦合线的底部分别连接着50Ω输入馈线和50Ω输出馈线；所述50Ω输入馈线内加载有第一内嵌枝节，所述50Ω输出馈线内加载有第二内嵌枝节。
可选的，所述阶跃阻抗谐振器关于中心对称，通过调节其左右两端的第一开路枝节微带线和第二开路枝节微带线的物理尺寸来调整超宽带滤波器的频率带宽。
进一步的，所述介质基板的上表面的铜镀层具有滤波器电路结构。
可选的，所述阶跃阻抗谐振器的上方通过加载所述C型谐振器在WiMAX频段(3.3GHz～3.7GHz)处形成陷波，通过调节C型谐振器的尺寸可以调整陷波的频率。
进一步的，所述输入端口非对称平行耦合线和输出端口非对称平行耦合线与阶跃阻抗谐振器进行耦合，在WLAN频段(5.15GHz～5.825GHz)处形成陷波，通过调节非对称耦合线的尺寸可以调整陷波的频率。
可选的，所述阶跃阻抗谐振器的下方通过加载所述双开环谐振器在印度国家卫星通信C频段(6.7GHz～7.1GHz)处形成陷波，通过调节双开环谐振器的尺寸可以调整陷波的频率。
可选的，所述50Ω输入馈线和50Ω输出馈线分别通过加载第一内嵌枝节和第二内嵌枝节在X卫星通信上行频段(7.9GHz～8.4GHz)处形成陷波，通过调整所述第一内嵌枝节和第二内嵌枝节的尺寸可以调整陷波的频率。
进一步的，所述50Ω输入馈线、50Ω输出馈线、输入端口非对称平行耦合线、输出端口非对称平行耦合线、阶跃阻抗谐振器、第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线、双开环谐振器、C型谐振器、第一内嵌枝节和第二内嵌枝节构成所述滤波器电路结构。
可选的，所述的介质基板的相对介电常数为10.2，厚度为1mm，正切损耗为0.0023；所述铜镀层的厚度为0.1mm，整个超宽带滤波器的尺寸为28mm*7mm。
由上，本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器通过在阶跃阻抗谐振器下方加载双开环谐振器、在阶跃阻抗谐振器上方加载C型谐振器、在50Ω输入馈线和50Ω输出馈线加载内嵌枝节以及采用非对称耦合结构，实现了超宽带滤波器的四陷波特性，且通带性能和带外抑制特性良好；可以有效抑制通带内3.3GHz～3.7GHz的全球微波互联接入频段(WiMAX)、5.15GHz～5.825GHz的无线局域网频段(WLAN)、6.7GHz～7.1GHz的印度国家卫星通信C频段和7.9GHz～8.4GHz的X卫星通信上行频段信号。
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
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加的清楚，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1是本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器的上表面结构示意图；
图2是本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器的侧面图；
图3是本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器的三维结构示意图；
图4是本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器的仿真实测对比图。
图5是本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器的实物图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，其作为本说明书的一部分，使本发明的原理、特征及其优点更加的清楚明白。
如图1至图5所示，本发明的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，包括介质基板15、位于介质基板15的上表面14中心处的阶跃阻抗谐振器7、位于阶跃阻抗谐振器7下方的双开环谐振器10、位于阶跃阻抗谐振器7上方的C型谐振器11，阶跃阻抗谐振器7左端的第一开路枝节微带线8位于输入端口非对称平行耦合线3,5中间，阶跃阻抗谐振器7右端的第二开路枝节微带线9位于输出端口非对称平行耦合线4,6的中间，输入端口非对称平行耦合线3,5和输出端口非对称平行耦合线4,6的底部分别连接着50Ω输入馈线1和50Ω输出馈线2。50Ω输入馈线1内加载有第一内嵌枝节12，50Ω输出馈线2内加载有第二内嵌枝节13。介质基板15具有下表面16。
介质基板15的上表面14的铜镀层具有滤波器电路结构，该滤波器电路结构包括50Ω输入馈线1、50Ω输出馈线2、输入端口非对称平行耦合线3,5、输出端口非对称平行耦合线4,6、阶跃阻抗谐振器7、第一开路枝节微带线8、第二开路枝节微带线9、双开环谐振器10、C型谐振器11、第一内嵌枝节12和第二内嵌枝节13。
在图1中，位于介质基板15的上表面14中心处的阶跃阻抗谐振器7关于中心对称，通过调节阶跃阻抗谐振器7左右两端的第一开路枝节微带线8和第二开路枝节微带线9的物理尺寸可以产生2.8～11.1GHz的超宽带。双开环谐振器10位于阶跃阻抗谐振器7的下方，C型谐振器11位于阶跃阻抗谐振器7的上方，通过调节双开环谐振器10和C型谐振器11的尺寸可以调整WiMAX频段(3.3GHz～3.7GHz)处和印度国家卫星通信C频段(6.7GHz～7.1GHz)处陷波的中心频率。
本发明中，阶跃阻抗谐振器7左端的第一开路枝节微带线8位于输入端口非对称平行耦合线3,5的中间，阶跃阻抗谐振器7右端的第二开路枝节微带线9位于输出端口非对称平行耦合线4,6的中间，通过调节非对称耦合线5,6的尺寸调整WLAN频段(5.15GHz～5.825GHz)处陷波的中心频率。输入端口非对称平行耦合线3,5和输出端口非对称平行耦合线4,6分别加载在50Ω输入馈线1和50Ω输出馈线2上。50Ω输入馈线1和50Ω输出馈线2的内部分别加载有第一内嵌枝节12和第二内嵌枝节13，通过调整第一内嵌枝节12和第二内嵌枝节13的尺寸可以调整X卫星通信上行频段(7.9GHz～8.4GHz)处陷波的频率。
进一步地，本发明的介质基板15的相对介电常数为10.2，厚度为1mm，正切损耗为0.0023。铜镀层的厚度为0.1mm，整个超宽带滤波器的尺寸为28mm*7mm。
本发明利用高频仿真软件AnsoftHFSS15.0对整体结构进行仿真计算，得到的仿真结果如图4所示。从图4可以看出，在中心频率3.5GHz、5.5GHz、6.84GHz和8.24GHz处具有陷波特性，相对应的陷波衰减分别达到18.5dB、48.3dB、16.2dB和33.7dB，可以抑制WiMAX频段、WLAN频段、印度国家卫星通信C频段和X卫星通信上行频段信号对超宽带频段信号的影响，满足了四陷波特性。该超宽带滤波器整体尺寸为28mm*7mm。整个通带内插入损耗较低，带外特性良好，结构紧凑，设计的滤波器采用微带线结构，可以直接布设在印刷电路板(PCB)上，易与平面有源电路相集成(如RFIC、MMIC)。适应于对干扰频段产生陷波需求的超宽带应用领域，如雷达追踪、精确定位、保密通信等。
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 (9)
1.一种基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：包括介质基板(15)、位于所述介质基板(15)的上表面(14)中心处的阶跃阻抗谐振器(7)、位于所述阶跃阻抗谐振器(7)下方的双开环谐振器(10)、位于所述阶跃阻抗谐振器(7)上方的C型谐振器(11)；
所述阶跃阻抗谐振器(7)左端的第一开路枝节微带线(8)位于输入端口非对称平行耦合线(3,5)的中间，所述阶跃阻抗谐振器(7)右端的第二开路枝节微带线(9)位于输出端口非对称平行耦合线(4,6)的中间；
所述输入端口非对称平行耦合线(3,5)和输出端口非对称平行耦合线(4,6)的底部分别连接着50Ω输入馈线(1)和50Ω输出馈线(2)；
所述50Ω输入馈线(1)内加载有第一内嵌枝节(12)，所述50Ω输出馈线(2)内加载有第二内嵌枝节(13)。
2.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述阶跃阻抗谐振器(7)关于中心对称，通过调节其左右两端的第一开路枝节微带线(8)和第二开路枝节微带线(9)的物理尺寸来调整超宽带滤波器的频率带宽。
3.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述介质基板(15)的上表面(14)的铜镀层具有滤波器电路结构。
4.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述阶跃阻抗谐振器(7)的上方通过加载所述C型谐振器(11)在WiMAX频段处形成陷波，通过调节C型谐振器(11)的尺寸可以调整陷波的频率。
5.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述输入端口非对称平行耦合线(3,5)和输出端口非对称平行耦合线(4,6)与阶跃阻抗谐振器(7)进行耦合，在WLAN频段处形成陷波，通过调节非对称耦合线(5,6)的尺寸可以调整陷波的频率。
6.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述阶跃阻抗谐振器(7)的下方通过加载所述双开环谐振器(10)在印度国家卫星通信C频段处形成陷波，通过调节双开环谐振器(10)的尺寸可以调整陷波的频率。
7.如权利要求1所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述50Ω输入馈线(1)和50Ω输出馈线(2)分别通过加载第一内嵌枝节(12)和第二内嵌枝节(13)在X卫星通信上行频段处形成陷波，通过调整所述第一内嵌枝节(12)和第二内嵌枝节(13)的尺寸可以调整陷波的频率。
8.如权利要求3所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述50Ω输入馈线(1)、50Ω输出馈线(2)、输入端口非对称平行耦合线(3,5)、输出端口非对称平行耦合线(4,6)、阶跃阻抗谐振器(7)、第一开路枝节微带线(8)、第二开路枝节微带线(9)、双开环谐振器(10)、C型谐振器(11)、第一内嵌枝节(12)和第二内嵌枝节(13)构成所述滤波器电路结构。
9.如权利要求3所述的基于新型双开环谐振器的四陷波超宽带滤波器，其特征在于：所述的介质基板(15)的相对介电常数为10.2，厚度为1mm，正切损耗为0.0023；所述铜镀层的厚度为0.1mm，整个超宽带滤波器的尺寸为28mm*7mm。
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