[發明專利]基于SRR和DS-CSRR的新型可控雙通帶濾波器

在審

• 申請號: 201310616639.8
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104681903A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 劉雷;李洪坤;張冰然
• 申請（專利權）人: 哈爾濱飛羽科技有限公司
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及基于開環諧振器（SRR）與雙開口互補開環諧振器（DS-CSRR）的可控雙通帶濾波器，采用基本濾波單元的二級級聯結構，兩個窄通帶中心頻率分別為1.02GHz和1.50GHz，相對帶寬分別為2%與3%。該濾波器的優點在于，在對兩個通帶的中心頻率進行設計和調整時，它們彼此并不產生明顯的相互影響，這極大提高了濾波器通帶設計的靈活性與簡便性，具有較高的實用價值。?

背景技術

左手材料意指在某一頻段內介電常數與磁導率同為負值的材料，由前蘇聯物理學家Veselago于1968年首次提出。左手材料與常規材料的不同之處在于，當介電常數與磁導率同時為負時，電場、磁場與電磁波傳播方向構成左手關系，這導致了負折射率、逆多普勒效應、逆切倫科夫輻射等一系列奇特現象。鑒于這種材料奇異的電磁特性，逐漸出現了其在微波器件領域的應用，如基于左手材料傳輸線的前向波方向耦合器、寬帶相移器、放大器等，這些微波器件的顯著特點有尺寸小、性能優良、設計新穎等，推進了射頻系統設計的小型化、集成化進程。?

無線微波通信系統的飛速發展對微波器件的多通帶、緊湊小型化等提出了更高要求，例如將GSM、CDMA及ISM開放的諸頻段功能模塊集中于同一平臺。為了滿足這種多通帶整合的要求，出現了雙通帶微波器件的設計熱潮，如天線、整流天線、耦合器、帶通濾波器等。本發明借助SRR與DS-CSSR結構的左手特性，設計出了一款相對帶寬、中心頻率可獨立調整的雙通帶窄帶濾波器。事實上，由于SRR、DS-SSR及它們的互補結構CSRR、DS-CSRR所構造的諧振器尺寸比諧振頻率處的波長小很多，故而這些結構的應用為微波器件的小型化設計做出了有益貢獻。?

需要指出的是，基于SRR和CSRR的帶寬可控的雙通帶帶通濾波器已經出現并呈現出了優良性能，但由于在設計相對帶寬時缺乏靈活性，故而嚴重限制了其在多通帶射頻系統中的應用。本發明提出的基于SRR和DS-CSRR的雙通帶濾波器，可以將高通帶中心頻率靈活地設計于低通帶與二倍低通帶中心頻率間的任意頻點。并且，兩個通頻帶之間實現了傳輸零點，這很好地抑制了低通帶的高次諧振。?

通過仿真計算可以得到SRR諧振器與DS-CSRR諧振器間的耦合系數（為兩個諧振器添加集總端口激勵），結果表明，兩個諧振器間的耦合系數在諧振頻率附近的幅度值低于12dB，亦即在設計兩個諧振器的諧振頻率時，可以忽略它們之間的相互影響。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶寬和中心頻率單獨可控的雙通帶濾波器。如圖5所示，本發明提出的可控雙通帶濾波器由10部分構成，分別是輸入端口1、輸出端口2、第一級SRR諧振器3、第二級SRR諧振器4、第一級DS-CSRR諧振器5、第二級DS-CSRR諧振?器6、上層介質基板7（選用材料為RO3010，其損耗角正切為0.0035，相對介電常數為10.2）、中層介質基板8（介質材料的損耗角正切為0.004，相對介電常數為2.6）、下層介質基板9（選用材料為RO3010，其損耗角正切為0.0035，相對介電常數為10.2）和接地板10。該濾波器兩個級聯部分的分界面11與輸入端口所在平面平行，可將濾波器縱向分割為長度依次是l₂、l₂′的兩部分，第一級SRR諧振器3和第一級DS-CSRR諧振器5處于第一部分中，第二級SRR諧振器4和第二級DS-CSRR諧振器6處于第二部分中。?

兩級SRR諧振器的外形均如圖2所示，具體尺寸有所區別；兩級DS-CSRR諧振器的外形均如圖3所示，具體尺寸有所不同。圖4給出了該雙通帶濾波器的等效LC諧振回路。?

本發明采用的技術方案：?

基于SRR和DS-CSRR的新型可控雙通帶濾波器，其特征在于，第一通帶（高通帶，由諧振器SRR產生）中心頻率為1.50GHz，相對帶寬2%；第二通帶（低通帶，由諧振器DS-CSRR產生）中心頻率為1.02GHz，相對帶寬3%；兩通帶的等效帶內波紋為0.4dB。?

所述的基于SRR和DS-CSRR的新型可控雙通帶濾波器，其特征在于，整個濾波器由三層介質基板和三層銅導體壓縮構成，自上而下依次為SRR層（由第一級SRR諧振器3與第二級SRR諧振器4組成）、上層介質基板7、中層介質基板8、DS-CSSR層（由第一級DS-CSRR諧振器5與第二級DS-CSRR諧振器6組成）、下層介質基板9和接地板10。?