CN202523821U - 一种超宽带滤波器 - Google Patents
一种超宽带滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202523821U CN202523821U CN2012200702585U CN201220070258U CN202523821U CN 202523821 U CN202523821 U CN 202523821U CN 2012200702585 U CN2012200702585 U CN 2012200702585U CN 201220070258 U CN201220070258 U CN 201220070258U CN 202523821 U CN202523821 U CN 202523821U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultra
- filter
- metal patch
- coupling feed
- low
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 35
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 32
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片（1）、第二金属贴片（2）和介质基片（3），所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，第一金属贴片包括五模阶梯阻抗谐振器（4）、输入耦合馈线（5）和输出耦合馈线（6），五模阶梯阻抗谐振器（4）由一段低阻线（7）、一段开路短截线（8）和两段短路短截线构成，在两段短路短截线末端各设置金属化通孔；第二金属贴片上设有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，并通过金属化通孔与第一金属贴片相连接。本实用新型采用短截线加载的五模谐振器来实现一种新型的超宽带微带带通滤波器，具有结构新颖、频率选择性能高、谐振模式易于调节、尺寸小、成本低的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种短截线加载的五模超宽带微带带通滤波器，属于毫米波与微波器件的设计领域。
背景技术
超宽带技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景[1]。“超宽带 (ultra-wideband-UWB)”的概念首先由美国军方于1990年提出，其定义的特征是信号的相对带宽大于25%的任何波形。自从2002年美国联邦通信委员会 (Federal Communications Commission-FCC)容许超宽带技术的商业应用，超宽带技术开始受到广泛关注。与其他无线技术相比，UWB技术兼有频带宽、功耗低、传输速度快、隐蔽性好、多径分辨能力强、系统容量大、高精度的距离分辨力等优点，可以很好的满足现代无线通信系统的需要。
近年来高性能、小型化已经成为超宽带无线通信系统发展的必然趋势[2]。而滤波器作为其中必不可少的重要元件，其工作性能好坏直接影响到超宽带无线通信系统的整体性能，其尺寸大小也直接影响到整个系统的体积和成本。因此，高性能、小型化的超宽带滤波器的研究成为学者们的关注热点。
目前超宽带滤波器的主要设计方法有：高低通滤波器组合法，短路分支线法，多模谐振法。前两种方法所设计的滤波器尺寸较大，不利于小型化。而采用多模谐振法无需多级级联就可形成超宽带，结构紧凑、设计简便[3]。近年来，一系列新型的微带双模谐振结构和性能优越的微带双模滤波器被学者们提出并加以研究[4-6]。然而，此类双模谐振器产生的两个谐振模式无法单独调整。2005年，L. Zhu等人首次提出具有阶梯阻抗单元的多模谐振器并应用于超宽带滤波器设计[7]，实现了一种相对带宽达到110%的三模阶梯阻抗超宽带滤波器。之后很多其他结构的多模超宽带滤波器被提出[8-11]，但上述阶梯阻抗多模谐振器的谐振模式很难被合理分布在所需频带内，并且尺寸较大，因此需要进一步研究模式谐振模式易于调整的新型高性能、小型化多模微带带通滤波器。
本实用新型通过在传统的多模谐振器上加载短截线来实现一种新型的五模超宽带微带带通滤波器，实现了很好的带内外性能，并且具有结构新颖、频率选择性能高、谐振模式易于调节、尺寸小、成本低的特点。
参考文献：
[1] 葛利嘉,曾凡鑫,刘郁林等.超宽带无线通信.北京:国防工业出版社,2006,1-9.
[2] 蒋新胜.超宽带滤波器的小型化及可控性研究.华东师范大学,2008.
[3] 王司亮.通信中宽带滤波器的研究.电子科技大学,2008.
[4] Boon Tiong Tan, Jong Jen Yu, Siou Teck Chew, Mook-Seng Leong, and Ban-Leong Ooi. “A Miniaturized Dual-Mode Ring Bandpass Filter with a New Perturbation,” IEEE Trans. Micro. Theory Tech., vol. 53, no. 1, pp. 343-348, Jan. 2005.
[5] W. Kang, W. Hong and J.Y. Zhou. “Performance Improvement and Size Reduction of Microstrip Dual-Mode Bandpass Filter,” Electronics Letters, vol. 44, no. 6, pp. 240-241, Mar. 2008.
[6] Juan Zhang, Guo-Hui Li, Zhi-Bin Wang, and Hui-Na Wang. “Compact Dual-Mode Microstrip Bandpass Filter with Adjustable Transmission Zero,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 51, no. 9, pp. 2049-2051, Sep. 2009.
[7] L. Zhu, S. Sun and W. Menzel. “Ultra-wideband (UWB) Bandpass Filters Using Multiple-Mode Resonator,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2005, 15 (11), pp: 796-798.
[8] Jung-Woo Baik, Sang-Min Han, Chandong Jeong, Jichai Jeong and Young-Sik Kim. “Compact Ultra-Wideband Bandpass Filter with EBG Structure,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 18, no. 10, pp. 671-673, Oct. 2008.
[9] Ravi Dutt Gupta,Mahesh P. Abegaonkar, Ananjan Basu and Shiban K. Koul. “Studies On Ultra-wideband Filters Using Stub-Loaded Circular and Triangular Resonators,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 50, no. 11, pp. 2917-2922, Nov. 2008.
[10] Sai Wai Wong and Lei Zhu. “Compact Wideband Bandpass Filters Using Rhombus-Shaped Triple-Mode Resonator,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 51, no. 9, pp. 2107-2109, Sep. 2009.
[11] Min-Hang Weng, Chihng-Tsung Liauh, Hung-Wei Wu, and Steve Ramrez Vargas. “An Ultra-Wideband Bandpass Filter With an Embedded Open-Circuited Stub Structure to Improve In-Band Performance,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, vol. 19, no. 3, pp. 146-148, Mar. 2009。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足，提供一种涉及毫米波与微波器件的小型化、性能优的五模超宽带微带带通滤波器，该滤波器具有频率选择性能高、尺寸小、易于集成等优势。
本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案：
一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片、第二金属贴片和介质基片，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，所述第一金属贴片包括五模阶梯阻抗谐振器、输入耦合馈线和输出耦合馈线；其中，输入耦合馈线、输出耦合馈线分别与五模阶梯阻抗谐振器耦合连接；
所述五模阶梯阻抗谐振器由一段两端对折呈直角U形的低阻线、一段开路短截线和两段短路短截线组成；其中，所述开路短截线加载在所述低阻线的中轴线位置上，所述两段短路短截线对称地加载在低阻线的对折处；
在两段短路短截线的末端分别设置有金属化通孔，并且所述金属化通孔孔径大小与短路短截线的线宽一致；第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过所述金属化通孔相连接。
进一步的，本实用新型的超宽带滤波器，输入耦合馈线和输出耦合馈线均采用交指型耦合线；所述输入耦合馈线和输出耦合馈线分别连接于所述直角U形低阻线的两边相对称的位置。
进一步的，本实用新型的超宽带滤波器，开路短截线为阶梯阻抗结构，由一段低阻线加载在一段高阻线上构成。
本实用新型采用上述技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、频率选择性能高；在低阻线上加载的一对短路短截线能够在通带的上、下截止频率附近各产生一个传输零点，从而获得陡峭的裙边带，提高了滤波器的频率选择性。
2、尺寸小；由于该滤波器所采用的是阶梯阻抗谐振器，相对于均匀阻抗谐振器来说尺寸有很大的缩减，并且对该谐振器进行了适当的折叠，因而所实现的滤波器具有结构紧凑、尺寸小的特点。
3、谐振模式易于调节；由于该滤波器采用多模谐振法来设计，通带内的五个谐振模式都可以被该阶梯阻抗谐振器的不同尺寸参数进行调整，因此可方便地将该五个模式均匀分布在超宽带频段内，当加以适当的强耦合即可构成超宽带通带。
4、成本低；由于该滤波器结构仅由单层介质板外加上、下两层金属敷层构成，所以可采用目前非常成熟的单层印刷电路板（PCB）加工工艺来生产，再加上其小型化的特点，使得整个板材尺寸更小，加工成本十分低廉。
5、易于集成；由于该滤波器采用的是微带结构，体积小，重量轻，因此易于与其他电路集成。
附图说明
图1是本实用新型的结构俯视图。
图2是本实用新型的结构侧视图。
图3是本实用新型的结构仰视图。
图4是本实用新型的仿真和实测频率响应对比图。
图5是本实用新型的仿真和实测群时延对比图。
图中标号说明：1-第一金属贴片；2-第二金属贴片；3-介质基片；4-五模阶梯阻抗谐振器；5-输入耦合馈线；6-输出耦合馈线；7-低阻线；8-开路短截线；9、10-短路短截线；11、12-金属化过孔。
具体实施方案
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
如图1所示，本实用新型的超宽带滤波器的第一金属贴片1包括五模阶梯阻抗谐振器4、输入耦合馈线5和输出耦合馈线6。五模阶梯阻抗谐振器4由一段低阻线7、一段开路短截线8和两段短路短截线9、10组成，开路短截线8加载在低阻线7的中间位置，并且两段短路短截线9、10对称地加载在低阻线7的底线的两边。
开路短截线8为阶梯阻抗开路结构，由一段低阻线连接在一段高阻线上构成。
在两段短路短截线上分别设置有金属化通孔11、12，并且通孔孔径大小与短路线线宽一致。
输入耦合馈线5、输出耦合馈线6采用交指型耦合线。
如图2所示，本实用新型的超宽带滤波器的结构包括第一金属贴片1、第二金属贴片2和介质基片3，两个金属贴片分别包覆在介质基片的两面。金属贴片厚度为0.017mm，介质基片这里采用Rogers RT/duroid 6010，厚度为0.508mm。
如图3所示，与第一金属贴片相对应，第二金属贴片上面也设置两个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。
在工作时，信号通过输入耦合馈线5端口对五模阶梯阻抗谐振器4进行馈电，最后由输出耦合馈线6端口输出。该谐振器可在超宽带通带范围内产生五个谐振模式，两个偶模和三个奇模，调节开路短截线8的尺寸参数可以用来控制偶模的谐振频率，而对奇模没有任何影响。改变低阻线7、两段短路短截线的尺寸对奇、偶模都能进行调节。因此该五个模式可以分别被谐振器的不同尺寸参数方便地调节，当加以适当的强耦合，即增大交指耦合馈线的长度，就可构成超宽带通带。加载的两段短路短截线可以用来在通带两侧产生两个传输零点，来获得陡峭的裙边带。
如图4所示，为仿真和实测的S11、S21频率响应对比图。所实现的超宽带通带3分贝通带范围为3.19-10.57GHz，相对带宽达93.2%,通带内插入损耗小于-0.8分贝,回波损耗都在-13分贝以下。该滤波器共产生两个传输零点，分别位于通带上、下截止频率附近，插入损耗低于-65分贝。上阻带延伸到18.3GHz，差损低于-20分贝。仿真和实测结果吻合很好。
如图5所示，显示在通带内仿真和实测的群时延，变化范围在0.3ns到0.54ns之间，在通带内群时延变化平缓。
Claims (3)
1.一种超宽带滤波器，包括第一金属贴片（1）、第二金属贴片（2）和介质基片（3），所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，其特征在于：
所述第一金属贴片（1）包括五模阶梯阻抗谐振器（4）、输入耦合馈线（5）和输出耦合馈线（6）；其中，输入耦合馈线（5）、输出耦合馈线（6）分别与五模阶梯阻抗谐振器（4）连接；
所述五模阶梯阻抗谐振器由一段两端对折呈直角U形的低阻线（7）、一段开路短截线（8）和两段短路短截线组成；其中，所述开路短截线（8）加载在所述低阻线（7）的中轴线位置上，所述两段短路短截线对称地加载在低阻线（7）的对折处；
在两段短路短截线的末端分别设置有金属化通孔，并且所述金属化通孔孔径大小与短路短截线的线宽一致；第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过所述金属化通孔相连接。
2. 根据权利要求1所述的超宽带滤波器，其特征在于：输入耦合馈线（5）和输出耦合馈线（6）均采用交指型耦合线，所述输入耦合馈线（5）和输出耦合馈线（6）分别连接于所述直角U形低阻线（7）的两边相对称的位置。
3. 根据权利要求1所述的超宽带滤波器，其特征在于：开路短截线（8）为阶梯阻抗结构，由一段低阻线加载在一段高阻线上构成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012200702585U CN202523821U (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种超宽带滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012200702585U CN202523821U (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种超宽带滤波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202523821U true CN202523821U (zh) | 2012-11-07 |
Family
ID=47106752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012200702585U Expired - Fee Related CN202523821U (zh) | 2012-02-29 | 2012-02-29 | 一种超宽带滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202523821U (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102610877A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 南京航空航天大学 | 一种超宽带滤波器 |
| CN103594762A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 东南大学 | 一种可控混合电磁耦合滤波器 |
| CN104466319A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 中国科学院微电子研究所 | 一种阶梯阻抗发夹式谐振器加载开路线的双模滤波器 |
| CN106876845A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 哈尔滨飞羽科技有限公司 | 基于阶梯阻抗谐振器和开路枝节的三陷波带通滤波器 |
| CN109728394A (zh) * | 2018-12-08 | 2019-05-07 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 带功率分配功能的微带合路器 |
| CN110729533A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-24 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非对称sir加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器 |
| CN110931926A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-27 | 郴州世通科技有限公司 | 微带线滤波器 |
| CN111710946A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-25 | 南通大学 | 一种宽带的单端式微带短线带通滤波器 |
-
2012
- 2012-02-29 CN CN2012200702585U patent/CN202523821U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102610877A (zh) * | 2012-02-29 | 2012-07-25 | 南京航空航天大学 | 一种超宽带滤波器 |
| CN103594762A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-19 | 东南大学 | 一种可控混合电磁耦合滤波器 |
| CN103594762B (zh) * | 2013-11-22 | 2015-11-11 | 东南大学 | 一种可控混合电磁耦合滤波器 |
| CN104466319A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-25 | 中国科学院微电子研究所 | 一种阶梯阻抗发夹式谐振器加载开路线的双模滤波器 |
| CN106876845A (zh) * | 2015-12-13 | 2017-06-20 | 哈尔滨飞羽科技有限公司 | 基于阶梯阻抗谐振器和开路枝节的三陷波带通滤波器 |
| CN109728394A (zh) * | 2018-12-08 | 2019-05-07 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 带功率分配功能的微带合路器 |
| CN109728394B (zh) * | 2018-12-08 | 2023-08-04 | 广东盛路通信科技股份有限公司 | 带功率分配功能的微带合路器 |
| CN110729533A (zh) * | 2019-09-30 | 2020-01-24 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 非对称sir加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器 |
| CN110931926A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-27 | 郴州世通科技有限公司 | 微带线滤波器 |
| CN110931926B (zh) * | 2019-11-12 | 2022-01-07 | 郴州世通科技有限公司 | 微带线滤波器 |
| CN111710946A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-09-25 | 南通大学 | 一种宽带的单端式微带短线带通滤波器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN202523821U (zh) | 一种超宽带滤波器 | |
| CN102610877A (zh) | 一种超宽带滤波器 | |
| CN110034361B (zh) | 一种面向5g通信的小型化超宽带滤波功分馈电网络及其设计方法 | |
| CN102610879B (zh) | 一种双频带通滤波器 | |
| CN106602185A (zh) | 一种基于非对称短路枝节加载谐振器的双通带滤波器 | |
| CN113193316B (zh) | 一种基于双面平行带线的无反射带通滤波器 | |
| CN203225323U (zh) | 一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器 | |
| CN110061333B (zh) | 一种高抑制度和宽调谐范围的微波电调带阻滤波器 | |
| CN103268968A (zh) | 一种无需匹配网络带有超宽带频道的高隔离微带双工器 | |
| CN202523822U (zh) | 一种双频带通滤波器 | |
| CN113224483A (zh) | 一种基于slr结构的三通带滤波器 | |
| CN110429362B (zh) | 基于t型谐振器的可重构滤波器 | |
| CN202076392U (zh) | 一种超宽带滤波器 | |
| Borah et al. | Reconfigurable balanced dualband bandstop filter | |
| Ma et al. | An ultra-wide stopband self-packaged quasi-lumped-element low pass filter based on substrate integrated suspended line technology | |
| CN104795612A (zh) | 基于缺陷微带结构的三陷波超宽带滤波器 | |
| Kumar et al. | A compact and high performance band-stop filter using open complementary split ring resonator | |
| CN204596927U (zh) | 一种可重构双频段带阻滤波器 | |
| Gong et al. | SCRLH TL based UWB bandpass filter with widened upper stopband | |
| CN105789766A (zh) | 基于阶跃阻抗谐振器的具有陷波可调特性的超宽带滤波器 | |
| Liu et al. | A narrowband absorptive band-stop filter based on a resistor-loaded compact resonator | |
| Kumari et al. | Design of Planar Bandpass Filter for Ultra Wideband Applications | |
| Sonasang et al. | Improvement of microstrip band pass filter harmonic spurious suppression performance using band stop filter feed lines | |
| Feng et al. | Miniaturization coaxial cavity filter design used in 3G communication | |
| Kumar et al. | A compact 1: 4 lossless T-junction power divider using open complementary split ring resonator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121107 Termination date: 20140229 |