CN211980841U - 一种双枝节加载的弯曲t型结构的超宽带滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，其组成包括：两层厚度相同的RO4003C介质基板、顶层微带结构（1）、中间层接地面（2）以及底层微带结构（3）。所述中间层接地面（2）的中心处刻蚀了一个矩形槽孔，顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）通过该中间层矩形槽孔实现宽边耦合。该滤波器工作在3.37‑5.67GHz，中心频率为4.52GHz，分数带宽达到了50.9%，带内插入损耗优于‑0.80dB，回波损耗优于‑11.3dB，7.5‑12GHz频段范围内带外抑制优于‑30dB，体现了良好的通带选择性能和带外抑制能力。

Description

一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器

技术领域

本发明涉及现代无线通信系统中的射频微波滤波技术，设计了一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，该滤波器工作于3.37-5.67GHz，中心频率为4.52GHz，分数带宽达到了50.9%。

背景技术

无线通信技术在发展和革新过程中产生了众多技术分支，随着微波平面传输结构的出现和使用，使得采用诸如带状线、微带线以及共面波导等微波平面传输线结构实现各种功能不一的微波无源电路成为了可能，例如功率分配/合成器、滤波器、耦合器、巴伦以及印制天线等。其中，微波滤波器扮演着重要的角色，是一种无线通信系统必不可少的无源器件，用于实现区分频率、选择信号、防止干扰和提高灵敏度等功能。近年来，频谱资源日益紧张，文件、图像和多媒体等高速率传输服务已是人们信息传递的主流方式，电路小型化、宽带化、低插损、高选择性以及低成本成为了微波滤波器非常重要的技术指标，因而超宽带滤波器的研究已成为微波电路设计的一大热点方向。多层宽边耦合结构常用于产生超宽带特性，具有紧耦合效果，主要发生在介质层间，电路损耗较小，电路结构紧凑，且易于加工实现，是一种理想的高性能滤波器设计结构。

发明内容

本实用新型设计了一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，该滤波器主要由一种改进的弯曲T型宽边耦合结构组成，其中，顶层和底层的微带结构通过中间层矩形槽孔实现在垂直方向上的宽边耦合，藉此实现超宽带特性。该滤波器工作于3.37-5.67GHz，中心频率为4.52GHz，分数带宽达到了50.9%，7.5-12GHz频段范围内带外抑制优于-30dB，体现了良好的带内性能和带外抑制能力。

为实现上述设计目的，本实用新型采用的技术方案如下：该滤波器为多层电路结构，主要由一种改进的弯曲T型宽边耦合结构组成，包含两层厚度均为h= 0.508mm的RO4003C介质基板和三层金属边界（顶层、中间层和底层），介质基板的介电常数为3.55，损耗正切为0.0029；电路顶层和底层均为微带结构，且关于电路结构中心呈奇对称性，主要包含一个尺寸较大的弯曲T型微带贴片及两个对称耦合在该尺寸较大的弯曲T型微带贴片两侧小半圆凹槽内的弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）；电路中间层为接地面，其中心处刻蚀了一个矩形槽孔。在该滤波器电路中，顶层和底层的微带结构通过中间层矩形槽孔实现在垂直方向上的宽边耦合，两个弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）进一步提升了电路耦合系数，因而耦合效率较高，易于实现超宽带特性。

本实用新型的显著优点是：电路实现了超宽带特性，通带的中心频率为4.52GHz，分数带宽为50.9%，7.5-12GHz频段范围内带外抑制优于-30dB，体现了良好的带内性能和带外抑制能力。作为优选的技术方案，该滤波器电路的输入输出端特性阻抗均为标准的50Ω，而且改变顶层和底层弯曲T型微带贴片的结构尺寸可以对通带范围和带宽进行调整，具有良好的设计灵活性。由于该电路为一种多层结构，易于实现小型化的和集成化，电路总体尺寸为L×W×2h=16.2mm×14mm×1.016mm。

附图说明

图1是本实用新型一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器的立体结构示意图。

图2是本实用新型一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器的俯视结构示意图。

图3是本实用新型一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器顶层（或底层）微带结构尺寸参数说明图。

图4是本实用新型一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器中间层矩形槽孔结构的示意图。

图5是本实用新型一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器S参数（插入损耗S₂₁和回波损耗S₁₁）的仿真结果。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，电路为多层结构，端口1为输入端，端口2为输出端，电路主要由一种改进的弯曲T型宽边耦合结构组成，包含两层厚度相同的介质基板和三层金属边界，即顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）以及在中心处刻蚀了矩形槽孔的中间层接地面（2）；顶层微带结构（1）与底层微带结构（3）关于电路结构中心呈奇对称性，两者通过中间层刻蚀的矩形槽孔在垂直方向上实现宽边耦合。

如图2所示，着色的实线部分为顶层微带结构（1），虚线部分表示中间层接地面（2）和底层微带结构（3）。由于顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）具有奇对称性，在说明电路顶层和底层的详细结构时，以顶层微带结构（1）为例。顶层微带结构（1）由微带馈线101、矩形微带条102、尺寸较大的弯曲T型微带贴片103、两个弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104以及在微带馈线101末端加载的双枝节微带线105组成。矩形微带条102连接了微带馈线101和尺寸较大的弯曲T型微带贴片103，而弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104对称耦合在该尺寸较大的弯曲T型微带贴片103两侧的小半圆凹槽内，构成了一种耦合的枝节加载谐振器（SLR）结构。

如图3所示，微带馈线101的长度为L_f，宽度为W_f；尺寸较大的弯曲T型微带贴片103是一个大半圆微带贴片（圆心为O₁，半径为R₁）减去两个小半圆凹槽（圆心为O₂，半径为R₂）后与矩形微带条102相连的结构，矩形微带条102的宽度为W₀，满足R₁=2R₂+W₀/2；类似地，在弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104中，大半圆微带贴片的半径为R₃，且与尺寸较大的弯曲T型微带贴片103小半圆凹槽间的缝隙宽度为0.2mm，弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104中小半圆凹槽的半径为R₄，连接左右两侧弯曲T型微带结构的矩形微带线长度为L₁，宽度为W₁，同样满足R₃=2R₄+W₁/2，因而矩形微带条102的长度为R₁+L₁；在微带馈线101末端加载的双枝节微带线105的长度为L_t，宽度为W_t，且已作弯折处理。电路参数的具体数值为：L_f=5mm，W_f=1.10mm，W₀=0.3mm，W₁=0.25mm，L₁=1mm，R₄=0.35mm，R₃=2R₄+W₁/2=1.025mm，R₂=R₃+0.2mm=1.225mm，R₁=2R₂+W₁/2=2.6mm，L_t=4.9mm，W_t=0.3mm。

如图4所示，中间层接地面（2）的中心处刻蚀了一个矩形槽孔，用于实现顶层与底层微带结构在垂直方向上的宽边耦合。该矩形槽孔的长度为L_s=6.2mm，宽度为W_s=5.2mm；整体电路长度为L=16.2mm，宽度为W=14mm。

如图5所示，双枝节加载的超宽带滤波器工作在3.37-5.67GHz，中心频率为4.52GHz，分数带宽达到了50.9%，带内插入损耗优于-0.80dB，回波损耗优于-11.3dB，带内包含两个传输极点；此外，该滤波器的带外抑制较好，7.5-12GHz频段范围内带外抑制S₂₁优于-30dB，且包含两个传输零点，分别位于8GHz和11.6GHz处。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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 (3)

1.一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，其特征是：包含两层厚度均为0.508mm的RO4003C介质基板和三层金属边界；三层金属边界分别是顶层微带结构（1）、中间层接地面（2）以及底层微带结构（3）；顶层微带结构（1）与底层微带结构（3）关于电路结构中心呈奇对称性。

2.根据权利要求1所述的一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，其特征是：由微带馈线101、矩形微带条102、尺寸较大的弯曲T型微带贴片103、两个弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104以及在微带馈线101末端加载的双枝节微带线105组成；两个弯曲T型阶跃阻抗谐振器（SIR）104对称耦合在该尺寸相对较大的弯曲T型微带贴片103两侧小半圆凹槽内，构成了一种枝节加载谐振器结构。

3.根据权利要求1所述的一种双枝节加载的弯曲T型结构的超宽带滤波器，其特征是：中间层接地面（2）的中心处刻蚀了一个矩形槽孔，顶层微带结构（1）和底层微带结构（3）通过该矩形槽孔在垂直方向上实现宽边耦合。

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