CN206921985U - 一种小型化微波带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化微波带通滤波器，它包括介质基片，介质基片的表面上设有金属微带，所述金属微带包括输入微带，输出微带和一个Y形微带谐振腔，其上部拓扑结构呈90度直角结构。输入微带经耦合缝隙将微波能量耦合入Y形微带谐振腔，再经Y形谐振腔及耦合缝隙将微波能量与输出微带连接；Y形微带谐振腔上部微带中加载矩形缝隙，可用于调控谐振频率。滤波器具有很好的带内及带外特性。并且，滤波器结构简单、体积小、群时延平坦、相对带宽大及传输零点可控的特点。

Description

一种小型化微波带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及通讯领域用滤波器，特别涉及一种小型化微波带通滤波器。

背景技术

无线通信技术和集成电路技术的迅猛发展,对无线通信电子设备提出了更高的要求。在微波滤波器领域，除了设计滤波器要满足电气性能，还要同时尽可能减少其体积。但目前，无线通讯系统中的滤波器尽管可以在一定程度上集成在封装系统中,但是,由于其工作性能的特殊性,还不能从设计上完全实现小型化。传统方法设计的滤波器尺寸一般比较大,难以满足现代无线通信系统的要求。性能优良、易于集成的微波滤波器仍然是现代无线通信系统研究中的一个挑战。

实用新型内容

为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种采用微带结构构成的小型化微波带通滤波器。它具有重量轻、体积小、传输零点可控、制造成本低且易于与其他微波电路集成等诸多优点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种小型化微波带通滤波器，包括介质基片(1)，输入微带(9)，阶跃阻抗输入微带(7)，耦合缝隙(6)，Y形微带谐振腔(2)，微带谐振腔中的加载缝隙(3)，传输微带谐振腔(5),阶跃阻抗输出微带(8),输出微带(10)，Y形谐振腔直角结构(4)，Y形微带谐 振腔(2)位于介质基片(1)中部，介质基片(1)中轴平分Y形谐振腔直角结构(4)，Y形谐振腔直角结构(4)尖角向下，传输微带谐振腔(5)从Y形谐振腔直角结构(4)向下延伸，其上平行设置有阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)，输入微带(9)和输出微带(10)位于传输微带谐振腔(5)底部并与传输微带谐振腔(5)垂直分布于两侧；输入微带(9)及输出微带(10)为两条状微带，两条状微带通过阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)，与传输微带谐振腔(5)耦合后进入Y形微带谐振腔(2)，Y形微带谐振腔(2)上部微带中间加载矩形缝隙(3)。

进一步的，所述Y形微带谐振腔(2)，呈90度直角结构，且Y形谐振腔(2)中间设置有微带谐振腔中的加载缝隙(3)。

进一步的，所述阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)呈左右镜像对称分布。

进一步的，所述阶跃阻抗输入微带(7)、阶跃阻抗输出微带(8)微带为阶跃阻抗结构，且阶跃阻抗处呈直角结构。

进一步的，设Y形微带谐振腔(2)长为a，宽度为0.8～3.0mm，所述介质基片(1)的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带(9)的长度为0.4a～0.9a，宽度为0.5～3.0mm，其耦合缝隙(6)的大小为0.01～0.06mm。

进一步的，所述的阶跃阻抗输入微带(7)长度为0.9a～1.8a，宽度为0.01～0.9mm，阶跃阻抗处为直角结构，传输微带谐振腔(5)长度为0.9a～2.0a，微带谐振腔中的加载缝隙(3)为0.01～2.0mm。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种小型化微波带通滤波器，采用奇偶双模工作模式，并加载矩形缝隙，使得滤波器产生通带的同时在带外产生两个可以调控的传输零点，从而实现滤波器带宽可调，并可以使滤波器实现高度的边缘选择性。通过调节奇偶模谐振腔的长度以及矩形缝隙的长度均可灵活的调节滤波器的中心频率。滤波器群时延特性优良。滤波器输入、输出段的直角形阶跃阻抗结构充分地减小了金属微带的占地面积，实现了器件的小型化，能更好地适应当今大规模微波集成电路发展。

附图说明

图1是本实用新型正面结构示意图。

图2是样品的S参数曲线图。

图3是滤波器样品在4.5GHz频段时工作时，金属微带法线方向电场分布图。

图4是滤波器在通带内的群时延特性。

图中：1-介质基片，2-Y形微带谐振腔，3-谐振腔内加载的矩形缝隙，4-Y形谐振腔直角结构，5-传输微带谐振腔，6-阶跃阻抗输入微带，7-耦合缝隙,8-阶跃阻抗输出微带,9-输入微带，10-输出微带。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种小型化微波带通滤波器，包括介质基片1，输入微带9，阶跃阻抗输入微带7，耦合缝隙6，Y形微带谐振腔2，微带谐振腔中的加载缝隙3，传输微带谐振腔5,阶跃阻抗输出微带8,输出微带10，Y形谐振腔直角结构4，Y形微带谐振腔2位于介质基片1中部，介质基片1中轴平分Y形谐振腔直角结构4，Y形谐振腔直角结构4尖角向下，传输微带谐振腔5从Y形谐振腔直角结构4向下延伸，其上平行设置有阶跃阻抗输入微带7、耦合缝隙6和阶跃阻抗输出微带8，输入微带9和输出微带10位于传输微带谐振腔5底部并与传输微带谐振腔5垂直分布于两侧；输入微带9及输出微带10为两条状微带，两条状微带通过阶跃阻抗输入微带7、耦合缝隙6和阶跃阻抗输出微带8，与传输微带谐振腔5耦合后进入Y形微带谐振腔2，Y形微带谐振腔2上部微带中间加载矩形缝隙3。

进一步的，所述Y形微带谐振腔2，呈90度直角结构，且Y形谐振腔2中间设置有微带谐振腔中的加载缝隙(3)。

进一步的，所述阶跃阻抗输入微带7、耦合缝隙6和阶跃阻抗输出微带8呈左右镜像对称分布。

进一步的，所述阶跃阻抗输入微带7、阶跃阻抗输出微带8微带为阶跃阻抗结构，且阶跃阻抗处呈直角结构。

进一步的，设Y形微带谐振腔2长为a，宽度为0.8～3.0mm，所述介质基片1的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带9的长度为0.4a～0.9a，宽度为0.5～3.0mm，其耦合缝隙6的大小为0.01～0.06mm。

进一步的，所述的阶跃阻抗输入微带7长度为0.9a～1.8a，宽度 为0.01～0.9mm，阶跃阻抗处为直角结构，传输微带谐振腔5长度为0.9a～2.0a，微带谐振腔中的加载缝隙3为0.01～2.0mm。

本实用新型的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的输入微带2，通过阶跃型输入微带9和7将微波能量耦合入传输微带谐振腔5，进而进入Y形微带谐振腔2，谐振腔2中间加载有矩形缝隙3，矩形缝隙3不增大滤波器的占地面积，还可用于调节奇模，偶模的谐振频率。奇模偶模谐振腔在滤波器的带外产生两个可控的传输零点，可充分改善滤波器的带外特性。通过调节奇模偶模谐振器的耦合缝隙、长度、角度等参数可灵活地调整滤波器的带宽，缝隙负载的加载方法充分减小了滤波器金属微带的占地面积，使得滤波器得以小型化。谐振腔中的微波能量通过阶跃型输出微带8和10输出，并实现滤波效果。

实施例2

为了更好地证明本实用新型的有益效果，申请人设计了如下符合本申请权利要求的宽带微波带通滤波器样品，样品参数如表1所示。

表1微波滤波器样品各结构参数(单位：mm)

该样品的介质基片1采用介电常数为3的微波介质，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算，结果如图2所示，图2中S11为滤波器反射系数，S21为滤波器传输系数，可以看出该样品为微波带通滤波，其中心频率为3.6GHz，该处插入损耗为-0.21dB，其-3dB通带为1.5GHz到5.7GHz，相对带宽为117％，样品在整个通带内反射系数小于-25.9dB，纹波抖动低于0.25dB。

该样品在通带4.5GHz频段下工作时观察微带线法线方向电场分布，结果如图3所示，可见其电场能量能顺利的输入、输出。

图4是滤波器在0～8GHz下的群时延特性。从图4可以看出，滤波器在整个通带中都在-1.35ns到0.64ns之间，群时延平坦。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，包括介质基片(1)，输入微带(9)，阶跃阻抗输入微带(7)，耦合缝隙(6)，Y形微带谐振腔(2)，微带谐振腔中的加载缝隙(3)，传输微带谐振腔(5),阶跃阻抗输出微带(8),输出微带(10)，Y形谐振腔直角结构(4)，Y形微带谐振腔(2)位于介质基片(1)中部，介质基片(1)中轴平分Y形谐振腔直角结构(4)，Y形谐振腔直角结构(4)尖角向下，传输微带谐振腔(5)从Y形谐振腔直角结构(4)向下延伸，其上平行设置有阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)，输入微带(9)和输出微带(10)位于传输微带谐振腔(5)底部并与传输微带谐振腔(5)垂直分布于两侧；输入微带(9)及输出微带(10)为两条状微带，两条状微带通过阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)，与传输微带谐振腔(5)耦合后进入Y形微带谐振腔(2)，Y形微带谐振腔(2)上部微带中间加载矩形缝隙(3)。

2.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述Y形微带谐振腔(2)，呈90度直角结构，且Y形谐振腔(2)中间设置有微带谐振腔中的加载缝隙(3)。

3.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述阶跃阻抗输入微带(7)、耦合缝隙(6)和阶跃阻抗输出微带(8)呈左右镜像对称分布。

4.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述阶跃阻抗输入微带(7)、阶跃阻抗输出微带(8)微带为阶跃阻抗结构，且阶跃阻抗处呈直角结构。

5.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，设Y形微带谐振腔(2)长为a，宽度为0.8～3.0mm，所述介质基片(1)的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带(9)的长度为0.4a～0.9a，宽度为0.5～3.0mm，其耦合缝隙(6)的大小为0.01～0.06mm。

6.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述的阶跃阻抗输入微带(7)长度为0.9a～1.8a，宽度为0.01～0.9mm，阶跃阻抗处为直角结构，传输微带谐振腔(5)长度为0.9a～2.0a，微带谐振腔中的加载缝隙(3)为0.01～2.0mm。