CN212810503U - 一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器 - Google Patents
一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，包括介质基板、位于介质基板的上表面中心处的扇形谐振器、加载在扇形谐振器左上方的开路短截线、加载在扇形谐振器两侧的低阻抗传输线、以及加载在低阻抗传输线上下两端的谐振枝节；低阻抗传输线分别位于第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线的中间，并以缝隙耦合方式相连接；第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线的底部分别连接着输入端馈线和输出端馈线。本实用新型采用改进型多模谐振器和圆形缺陷地结构，不仅能实现双陷波特性，还可以通过调节开路短截线的尺寸和圆形缺陷结构的直径来改变两个陷波的中心频率，整个通带内插入损耗较低，成本低廉，易于与其他电路集成。
Description
技术领域
本实用新型属于微波通信的技术领域，尤其涉及一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器。
背景技术
超宽带技术的研究历史可以追溯到20世纪五十年代，一直到20世纪末都主要用于军事领域。随着无线通信技术和微电子技术的急速发展，对于有限的频谱资源和无线通信电子设备提出了更高的要求，因此如何有效利用频谱的资源，以及使得无线通信电子设备具有更高的可靠性和集成度，成为一项尤为重要的研究课题。但自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，超宽带技术作为一种新的无线通信技术而得到了长足的发展。
超宽带滤波器是超宽带通信系统前端的一个重要组成部分，它影响着整个系统的性能，因此对超宽带滤波器的研究具有重要意义。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-3.6GHz的全球微波互联网络，3.7GHz-4.2GHz的卫星C波段，5.15GHz-5.35GHz、5.725GHz-5.825GHz的无线局域网和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.耦合或加载陷波谐振结构来产生陷波，但会增大滤波器的尺寸；2.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；3.在平行耦合线上加载开路枝节，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。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供了一种体积小，结构紧凑，便于集成和互联的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，该滤波器可以降低WiMAX信号和X卫星通信信号对UWB信号的干扰。
为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案来实现：本实用新型提供一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，包括介质基板、位于所述介质基板的上表面中心处的扇形谐振器、加载在所述扇形谐振器左上方的开路短截线、加载在所述扇形谐振器两侧的低阻抗传输线、以及加载在低阻抗传输线上下两端的第一对谐振枝节和第二对谐振枝节；所述低阻抗传输线分别位于第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线的中间，并以缝隙耦合方式相连接；所述第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线的底部分别连接着输入端馈线和输出端馈线。
可选的，所述扇形谐振器的中心频率为6.85GHz，且在其中心处开设有圆形缺陷结构。
可选的，所述介质基板的上表面的铜镀层具有滤波器的电路结构。
进一步的，所述输入端馈线、输出端馈线、低阻抗传输线、扇形谐振器、第一平行耦合馈线、第二平行耦合馈线、第一对谐振枝节、第二对谐振枝节和开路短截线构成所述滤波器的电路结构。
可选的，所述第一平行耦合馈线和第二平行耦合馈线关于所述开路短截线呈镜像对称。
进一步的，所述的介质基板的相对介电常数为10.2，其厚度为0.635mm，其正切损耗是0.001；所述铜镀层的厚度为35um；所述超宽带滤波器的尺寸为16*16mm。
由上，本实用新型的双陷波超宽带微型滤波器通过采用加载在扇形谐振器上的开路短截线和圆形缺陷结构，可实现两个陷波，且在非陷波波段内传输性能好；可以有效抑制通带内的WiMAX信号和X波段卫星通信信号；扇形谐振器的设计，使滤波器的输入/输出端口分别位于介质基板的左侧和上侧，从而减小了滤波器的整体尺寸。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、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
为了使本实用新型的目的、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是本实用新型的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器的上表面的结构示意图；
图2是本实用新型的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器的侧面图；
图3是本实用新型的基扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器的电磁仿真曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型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，使本实用新型的原理、特征及其优点更加的清楚明白。
参照图1和图2，本实用新型的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其电路结构包括输入端馈线1、输出端馈线2、低阻抗传输线3，5、扇形谐振器4、第一平行耦合馈线6，7、第二平行耦合馈线13，14、第一对谐振枝节8，9、第二对谐振枝节10，11和开路短截线12。
上述电路结构位于介质基板17上表面16的铜镀层上，滤波器的电路结构关于开路短截线12呈镜像对称。低阻抗传输线3，5上加载着第一对谐振枝节8，9、第二对谐振枝节10，11和扇形谐振器4，通过改变这四个谐振枝节长度和扇形谐振器的尺寸可以产生3.0-8.9GHz的超宽带。扇形谐振器4中心处开槽形成有圆形缺陷结构15，以及加载在扇形谐振器对称轴位置的开路短截线12，通过调整开路短截线12的尺寸和圆形缺陷结构15的直径来调整陷波的中心频率。
本实用新型的低阻抗传输线3，5分别位于第一平行耦合馈线6，7和第二平行耦合馈线13，14的中间，并以缝隙耦合方式相连接，且上下耦合距离相等。第一平行耦合馈线6，7和第二平行耦合馈线13，14分别加载在输入/输出端馈线1，2上。
进一步地，本实用新型的介质基板17的相对介电常数为10.2，厚度为0.635mm，插入损耗为0.001，尺寸为16*16mm，电路铜镀层的厚度为35um。
本实用新型通过加载在低阻抗传输线3，5上的具有圆形缺陷结构15的扇形谐振器4，以及谐振枝节(第一谐振枝节8，9和第二对谐振枝节10，11)，从而产生多个谐振点的超宽带滤波器。
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扇形结构谐振单元含有矩形加载存根。通过调整扇形谐振单元上的圆形缺陷结构的直径和矩形加载存根尺寸，来调整陷波位置，从而实现在通带内产生两个陷波。
本实用新型利用高频仿真软件Ansoft HFSS15.0对整体结构进行仿真计算，得到的仿真结果如图3所示。从图3可以看出，在中心频率3.6GHz、7.2GHz处具有陷波特性，陷波幅度均大于15dB，可以覆盖WiMAX信号和X卫星通信信号的两个干扰频段，满足了双陷波特性。带外有两个传输零点，实现该滤波器具有良好的选择性，且带外抑制特性良好。该超宽带滤波器整体尺寸为16mm*16mm，输入/输出端口分别位于介质基板的左侧和上侧，使得结构紧凑稳定，利于集成。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于：包括介质基板(17)、位于所述介质基板(17)的上表面(16)中心处的扇形谐振器(4)、加载在所述扇形谐振器(4)左上方的开路短截线(12)、加载在所述扇形谐振器(4)两侧的低阻抗传输线(3，5)、以及加载在低阻抗传输线(3，5)上下两端的第一对谐振枝节(8，9)和第二对谐振枝节(10，11)；
所述低阻抗传输线(3，5)分别位于第一平行耦合馈线(6，7)和第二平行耦合馈线(13，14)的中间，并以缝隙耦合方式相连接；
所述第一平行耦合馈线(6，7)和第二平行耦合馈线(13，14)的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所述的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于，所述扇形谐振器(4)的中心频率为6.85GHz，且在其中心处开设有圆形缺陷结构(15)。
3.如权利要求1所述的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于：所述介质基板(17)的上表面(16)的铜镀层具有滤波器的电路结构。
4.如权利要求3所述的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于：所述输入端馈线(1)、输出端馈线(2)、低阻抗传输线(3，5)、扇形谐振器(4)、第一平行耦合馈线(6，7)、第二平行耦合馈线(13，14)、第一对谐振枝节(8，9)、第二对谐振枝节(10，11)和开路短截线(12)构成所述滤波器的电路结构。
5.如权利要求1所述的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于：所述第一平行耦合馈线(6，7)和第二平行耦合馈线(13，14)关于所述开路短截线(12)呈镜像对称。
6.如权利要求3所述的基于扇形多模谐振器的双陷波超宽带微型滤波器，其特征在于：所述的介质基板(17)的相对介电常数为10.2，其厚度为0.635mm，其正切损耗是0.001；所述铜镀层的厚度为35um；所述超宽带滤波器的尺寸为16*16mm。
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