[發(fā)明專利]基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911376003.4
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111129674A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬艷芳;張友俊
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 上海互順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發(fā)明公開了一種新型的基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器。該濾波器的特征在于：所述濾波器的外形由E型諧振器(1)和多模諧振器組成，保證了濾波器結(jié)構(gòu)的緊湊性；在低阻抗線部分(3)內(nèi)嵌開路短截線(7)，提高了濾波器的抑制性能，實現(xiàn)了小型化的要求；在單陷波超寬帶濾波器的基礎(chǔ)上加載一個E型諧振器，E型諧振器包括第一開路諧振枝節(jié)(4)，第二開路諧振枝節(jié)(6)，中心開路諧振枝節(jié)(5)，之間通過耦合可得到三陷波。在第一開路諧振枝節(jié)(4)和中心開路諧振枝節(jié)(5)的最右側(cè)分別倒置一個小長方形枝節(jié)，可以提高陷波抑制特性。此設(shè)計可以在不增加濾波器面積的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)多陷波的功能，且陷波抑制特性優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及到微波通信領(lǐng)域，是一種結(jié)構(gòu)緊湊、制作簡單，并可用于微波電路進行濾波的基于E型諧振器的超寬帶帶通濾波器。

背景技術(shù)：

目前，在射頻和微波領(lǐng)域，使用的比較廣泛的電子器件是微帶濾波器，因為微帶濾波器是平面結(jié)構(gòu)，它可通過調(diào)節(jié)介質(zhì)的介電常數(shù)來控制工作頻率，此外，它具有尺寸小、易于加工、易于和有源電路集成、成本低等許多優(yōu)點，所以，微帶濾波器是近年來專家學(xué)者們研究的熱點。從有無有源器件(單極型管、集成運放)組成來看，微帶濾波器可以分為有源、無源兩種。其中，有源濾波器濾波性能好、補償無功功率以及具有動態(tài)補償無功功率，具有很多優(yōu)點，但是它也有著許多缺點，如體積大，功耗大，容量小以及成本較高等，這些缺點表明對有源濾波器的研究存在著一定的困難。而與有源濾波器不同的是，無源濾波器無論是在易于集成方面，還是抗噪聲干擾和傳輸增益方面，都具有很大的優(yōu)勢，所以，這導(dǎo)致了更多的專家們對無源濾波器進行研究。

隨著科學(xué)的發(fā)展與進步，越來越多的通信系統(tǒng)出現(xiàn)在我們的生活中，比如出現(xiàn)較早的藍牙、數(shù)字廣播、GSM，數(shù)據(jù)鏈等各種技術(shù)，對頻譜的劃分要求越來越高。2002年美國聯(lián)邦通信委員會(Federal Communications Commission，F(xiàn)CC)將3.1GHz至10.6GHz的頻段批準用于商業(yè)通信，這個波段稱為超寬帶。超寬帶(Ultra-wideband，UWB)技術(shù)最初用于軍事應(yīng)用，由于隨著該技術(shù)的迅速發(fā)展和對無線業(yè)務(wù)的需求不斷增加，因此該技術(shù)被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。由于UWB系統(tǒng)通帶帶寬相對較大，通帶中許多窄帶為無用或者干擾信道，需要采取相應(yīng)舉措對此種窄帶信號進行抑制。具體說來，干擾信號包括：頻率范圍從5.15GHz到5.825GHz的無線局域網(wǎng)(WLAN)、從3.1GHz到3.8GHz的全球微波互聯(lián)接入系統(tǒng)(WiMAX)、6.1GHz與6.8GHz附近的RFID及從4GHz到8GHz的C波段和從8GHz到12GHz的X波段信號。避免上述信號對UWB系統(tǒng)可能產(chǎn)生的干擾，是當前UWB濾波器設(shè)計中提出陷波阻帶要求的初衷。此外，上述潛在干擾信號頻率和帶寬各異，如何采取有效技術(shù)手段靈活應(yīng)對不同中心頻率和帶寬的干擾信號，已成為當前UWB濾波器設(shè)計中的熱點和難點問題之一。此濾波器的發(fā)明目標是設(shè)計具有抑制WiMAX，WLAN和RFID衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾信號特性的超寬帶帶通濾波器。

從現(xiàn)有文獻來看，已經(jīng)研究的具有陷波特性的超寬帶濾波器主要包括：外加開路枝節(jié)陷波濾波器、馬刺狹縫結(jié)構(gòu)陷波濾波器、缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)濾波器陷波濾波器等。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足微波技術(shù)發(fā)展的需求，本發(fā)明的主要目的是，提供了一種基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器。

本發(fā)明提供一種基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器的拓撲結(jié)構(gòu)。由于對于實際情況，很難或無法用麥克斯韋方程從理論上來證明，而只能采用數(shù)值方法來證明。學(xué)術(shù)和工程上常采用的方法是利用商用的高頻電磁仿真軟件進行電磁仿真來證明、優(yōu)化。

商用的高頻電磁仿真軟件有多種，我采用的是HFSS 13.0對提出的三陷波超寬帶濾波器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化仿真，仿真結(jié)果與理論分析一致。

本發(fā)明是一種基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器。采用介電常數(shù)εr＝2.65，介質(zhì)厚度h＝1mm的材質(zhì)進行仿真優(yōu)化,本發(fā)明新型結(jié)構(gòu)的實際尺寸為47mm*9.74mm。