CN2879446Y - 一种具有对称谐振结构的微带线 - Google Patents

一种具有对称谐振结构的微带线 Download PDF

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Abstract

一种具有对称谐振结构的微带线，属于微波通讯领域。由金属层接地板(2)、介质基片(1)以及在介质基片(1)的上表面设有的按使用需求设计的周期性紧密排列但互相断开的3个以上，包括3个耦合周期单元构成，每一个周期单元由3个以上金属环(3)和与该金属环(3)相连的特定设计宽度的金属微带(4)连接。金属环(3)的形状是矩形，正方形，圆形，金属环(3)的间距和大小相等或不等。本实用新型结构简单，可实现高Q值的频率选择，可有效控制微带线的横向尺寸实现低频，还可在很窄的频段内实现理想的多频效果，利于器件集成。

Description

一种具有对称谐振结构的微带线
                          技术领域
本实用新型涉及一种可用于微波通讯领域中的带阻滤波装置，可以有多个工作频率，可以有效减小滤波器纵向尺寸，并且可以减少信号泄漏，利于器件集成。
                          背景技术
微带线是微波波段常用的导波器件，多用于微波信号传递，通过适当的设计也用于带通或者带阻滤波、移相、或者延迟线等，微带也常用于天线等有源设备。微带线有多种结构，在用于微波传播时主要依靠局域在金属导带和金属地板之间准TEM基模来传递微波信号。结构最简单的微带线是在下底板敷一层金属作接地板，上表面由位于接地板中心对称面上的中心金属导(体)带构成，导带和接地板之间可以是空气或填充其他介质。为了减少微波信号泄漏，保持理想的准TEM波工作模式，也可以采用带状线的结构，其结构是在前述结构最简单的微带线基础上在上方增加一金属接地板，并和下底板处金属接地板平行。
实现窄带带通滤波的一种通用方法是基于谐振金属园环耦合的微带线技术。这种窄带滤波微带线包括一个介电基板，在介电基板的上、下表面分别设有一个接地金属面和一个金属导带。该金属导带由多个互相断开又紧密排列的圆环形周期单元组成。相互断开的金属圆环形周期基元之间组成的微带线，通过耦合圆环来实现窄带通滤波。互相断开又紧密排列的谐振圆环在基频f0、3f0、5f0等奇数频率处发生隧穿耦合，实现窄带的谐振透射。但是上述耦合圆环的微带线是一种导波结构，其模式是准TEM波，如果想获得相对的低频效果时，必须采用大尺寸的金属圆环谐振结构，这使得该微带线的横向尺寸做得很大，不利于准TEM波模式的保持，容易泄漏，不利于器件集成，也无法实现在很窄的频段内实现理想的多频效果。
                          发明内容
本实用新型的目的是提供一种能克服上述不足的微带线，这种微带线可以有效控制横向尺寸实现低频，还可以在很窄的频段内实现理想的多频效果。
为了达到上述目的，我们这里利用一种新的谐振结构替代上述现有技术的谐振圆环周期单元，同样可以利用隧穿耦合实现窄带的谐振透射，此时的谐振频率不再遵守圆环结构在基频f0、3f0、5f0等奇数频率处发生隧穿耦合，其高透射频率可以通过改变谐振结构(周期单元)中金属环的尺寸和连接两相邻金属环的金属微带长度来调节。这一结构周期单元类似于光学中的Mach-ZehnderInterferometer(干涉仪)结构，所不同的是现有的微带线是一种导波结构，其模式是准TEM波。而Mach-Zehnder Interferometer则用于自由空间中传播的平面波，它可以实现高Q值的频率选择。
本实用新型的技术路径如下：包括介质基片和下表面敷的金属层接地板以及上面的金属导带，其特点是采用类似Mach-Zehnder Interferometer结构的对称谐振单元元替代前述传统技术中的谐振金属圆环，每个谐振单元紧密排列但互相断开构成一个周期序列，序列中的周期单元包括1个、2个、或者3个以上，包括3个，优选3-10个耦合周期单元组成，每一个周期单元由3-10个金属环(矩形环，方环，圆环等)和与该金属环相连的特定设计宽度的金属微带组成，金属环间距是相等或不等的。组成周期单元的金属环大小尺寸可以相同或不同。金属环和周期单元的数量，按照不同应用领域要求进行设计。实际应用时，将微带线的两端通过匹配线与转接头(SMA头)相连；或与其他无源器件或有源器件相连接就可以了。
本实用新型具有如下的效果和优点：
1.由于它是由紧密排列但互相断开的多个耦合周期单元组成，每一个周期单元由多个金属环和与该金属环相连的金属微带组成，因而具备所有干涉仪结构的特点，可以实现高Q值的频率选择。
2.同样由于上述特定结构，因此可以有效控制微带线的横向尺寸实现低频，还可以在很窄的频段内实现理想的多频效果。
3.同样由于这一类似于光学中的Mach-Zehnder Interferometer(干涉仪)结构的耦合周期单元结构，因此具有缩小微带线元件占用面积，利于器件集成。
                          附图说明
图1为本实用新型的由5个耦合周期单元构成的结构示意图
图2为图1的透射频谱图
图3为本实用新型的由3个耦合周期单元构成的结构示意图
图4为图3的透射频谱图
图5为本实用新型的由4个耦合周期单元构成的结构示意图
图6为图5的透射频谱图
图中：
1-介质基片；2-金属层接地板；3-金属环；4-金属微带；5-50欧姆匹配线；6-转接头。
                         具体实施方式
实施例1
请参阅附图1。
本实用新型由介质基片1、金属层接地板2、金属环3、金属微带4、50欧姆匹配线5、转接头6组成。在介质基片1的下表面敷一层金属层接地板2，在介质基片1的上表面设有按设计要求进行周期性紧密排列但互相断开的5个偶合周期单元，每一个周期单元由5个方形金属环3，5个金属环3之间设有下列特定设计的金属微带4连接。本实用新型的微带线的两端通过50欧姆匹配线5与转接头6(SMA头)相连。介质基片1的相对介电常数为2.6，厚度为0.8mm。上表面的方形的金属环3的平均边长为6.5mm，金属环3与金属环3之间的金属微带4的长为6mm。50欧姆匹配线5的宽为2.23mm，金属方环3和金属微带4的宽为0.5mm，厚度为0.035mm。采用HP8722ES网络分析仪对本实用新型的实施例1进行测量，测量的传输频谱图如图2所示。从图2(五个金属方环相连接构成一个周期单元的情况)可以看出，在5.0GHz一下，有四个高透射的谐振频率，分别在1.19，2.37，3.49，4.46GHz，Q值大约在100-400之间，随着频率的升高，Q值增加。
实施例2
所有结构与实施例1相同，不同的是紧密排列但互相断开的耦合周期单元是3个，每一个周期单元由3个方形金属环3组成。
从图4(三个金属方环相连接构成的周期单元)可以看出，在5.5GHz一下，有两个高透射的谐振频率，分别在2.64GHz和5.25GHz，Q值大约在100-300之间，随频率的升高，Q值增加。
实施例3
所有结构与实施例1相同，不同的是紧密排列但互相断开的耦合周期单元是4个，每一个周期单元由4个方形金属环3组成。
从图6(四个金属方环相连接构成的周期单元)可以看出，在6GHz一下，有三个高透射的谐振频率，分别在1.64GHz和3.25GHz和4.15GHz，Q值大约在100-300之间，随频率的升高，Q值增加。

Claims (5)

1.一种具有对称谐振结构的微带线，包括介质基片(1)和下表面敷的金属层接地板(2)，其特征在于：在介质基片(1)的上表面设有按使用需求设计的周期性紧密排列但互相断开的1个、2个或者3个以上，包括3个耦合周期单元，每一个周期单元由3个以上金属环(3)和与该金属环(3)相连的特定设计宽度的金属微带(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有对称谐振结构的微带线，其特征在于：所述的耦合周期单元的数量优选3-10个。
3.根据权利要求1所述的一种具有对称谐振结构的微带线，其特征在于：所述的金属环(3)的形状是矩形，或正方形，或圆形，间距是相等的。
4.根据权利要求1所述的一种具有对称谐振结构的微带线，其特征在于：所述的金属环(3)的形状是矩形，或正方形，或圆形，间距是不相等的。
5.根据权利要求1所述的一种具有对称谐振结构的微带线，其特征在于：所述的金属环(3)的尺寸大小可以相同或不相同。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102788963A (zh) * 2012-07-27 2012-11-21 中国计量学院 基于交替阻抗微带线的腔内磁共振射频线圈
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CN111009708A (zh) * 2019-12-20 2020-04-14 南京航空航天大学 基于等效局域型表面等离激元的带通滤波器及其工作方法

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