[發明專利]階梯阻抗諧振器中心加載折疊型階梯阻抗枝節的雙模微帶帶通濾波器

有效

• 申請號: 201510404771.1
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105024119B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 林君;張友俊
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域：

本發明涉及到微波通信領域，具體是一種階梯阻抗諧振器中心加載折疊型階梯阻抗枝節的雙模微帶帶通濾波器。

背景技術：

微波指其波長為1mm到0.1m，頻率為300MHz到300GHz的電磁波。微波信號在人們的日常生活、醫療美容設備和現代化工業當中隨處可見，而在各種微波/射頻元件中，由于微波濾波器具有選頻和劃分信道等功能成為微波/射頻電路設計中的重要無源元器件之一。研究表明，頻譜資源具有不可再生性，所以為了充分利用資源，微波濾波器則顯得更加重要。因為微波的信息容量非常大，現代的大多數通信系統，包括無線局域網WLAN、衛星定位系統、雷達等都無一例外的工作在微波頻段。然而，由于頻帶擁擠、頻譜資源有限，微波濾波器作為一種高效率的選頻裝置，常常被用來抑制無用信號，選通有用信號，從而使得信號資源能夠得到重新分配，進而提高頻譜資源的有效利用率。

近年來，隨著移動個人通信和無線電技術的迅猛發展以及集成電路的高度集成化，尤其是通信設備中專用芯片的出現，無線電通信系統的基站設備及移動終端的小型化和性能的提高成為目前通信系統研究過程中的一個至關重要的課題。所以作為無線通信中必不可少的元件之一，濾波器必然要適應集成化和小型化的要求。同時，降低插入/回波損耗、提高濾波器的選擇性等也都是需要多加關注的重要技術指標。因此，濾波器的性能提高以及小型化發展要求成為目前一個非常熱門的課題。

微波濾波器小型化通常采用的幾種方法：

1、采用高介電常數材料減小濾波器的尺寸。

2、采用慢波結構設計微帶濾波器。

3、采用多層技術減小濾波器的體積。

4、采用雙模諧振器設計濾波器等。

雙模諧振器具有體積小、成本低、重量輕等特點，是實現濾波器小型化的有效手段之一，其原理在于一個雙模諧振器結構相當于兩個諧振電路，因此對于給定階數的微波濾波器來講，其所需要的諧振器數目將減為原來的一半，從而使濾波器的結構更緊湊，尺寸更小，同時也更易于集成。雙模諧振器主要包括波導雙模諧振器、介質雙模諧振器和微帶雙模諧振器等。常用的微帶諧振器主要有圓形、方形、環形或折線等形式。

從現有文獻來看,已經研究的微帶雙模諧振器(濾波器)主要包括:圓形、方形、圓環形、方環形、折線形、三角形、T形等。

發明內容

為了滿足社會技術發展的需求，本發明的主要目的是，提供一種新型拓撲結構的折疊雙模微帶帶通濾波器。

為了實現上述目的，本發明所使用的技術方案如下：

階梯阻抗諧振器中心加載折疊型階梯阻抗枝節的雙模微帶帶通濾波器，所述濾波器設置有輸入信號和輸出信號端口；該濾波器外形為采用折疊型諧振器結構的雙模微帶帶通濾波器，并確保通帶的帶寬在微波頻段范圍內。

所述折疊型雙模微帶帶通濾波器采用交叉耦合的饋線方式，信號輸入端口和信號輸出端口分別設置在交叉耦合線的兩側，并采用直接饋電的方式與諧振器內部相連，與縫隙饋電方式相比可減小插入損耗、提高制作精度。

在本發明的具體實施例子中，所述濾波器的材料為銅箔。

通過電磁仿真，得到本發明的具體技術方案如下：

一種階梯阻抗諧振器中心加載折疊型階梯阻抗枝節的雙模微帶帶通濾波器，采用交叉耦合的方式，其襯底的介電常數為2.65，厚度為1mm，端口寬度為2.8mm，饋線長度為5mm，該濾波器的信號輸入、輸出端口相對稱，諧振器由折疊枝節和與之垂直的開路枝節組成；諧振器的折疊枝節由長為12.8mm，寬為0.3mm的矩形通過等長度折疊后形成，其中心加載的開路枝節的長度為16.1mm，寬度為0.4mm；交叉耦合線為與諧振器的開路枝節線相平行的兩條平行線，其長度為14.2mm，寬度為0.4mm，不論是高于還是低于諧振頻率，兩條平行線的路徑的相位偏移都不同，通帶外的高、低阻帶都會產生一個傳輸零點；交叉耦合線與端口之間通過一個1/4波長的諧振器連接，該1/4波長的諧振器長度為1.3mm，寬度為0.6mm；該濾波器關于開路枝節的中心線左右完全對稱。

如上所述的階梯阻抗諧振器中心加載折疊型階梯阻抗枝節的雙模微帶帶通濾波器，奇模和偶模的諧振頻率分別為：

上式中，n為任意的正整數，ε_r是濾波器襯底的相對介電常數，v表示電磁波在介質中傳輸時的速率，θ₁、θ₂分別為對應的電長度；因此只需改變諧振器開路枝節線的長度就可使奇偶模的諧振頻率發生分離，從而形成通帶。