[發明專利]基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器

在審

• 申請號: 201911376003.4
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111129674A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 馬艷芳;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: 上海互順專利代理事務所(普通合伙) 31332
• 代理人: 成秋麗

本發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，保證了濾波器結構的緊湊性；在低阻抗線部分(3)內嵌開路短截線(7)，提高了濾波器的抑制性能，實現了小型化的要求；在單陷波超寬帶濾波器的基礎上加載一個E型諧振器，E型諧振器包括第一開路諧振枝節(4)，第二開路諧振枝節(6)，中心開路諧振枝節(5)，之間通過耦合可得到三陷波。在第一開路諧振枝節(4)和中心開路諧振枝節(5)的最右側分別倒置一個小長方形枝節，可以提高陷波抑制特性。此設計可以在不增加濾波器面積的基礎上，實現多陷波的功能，且陷波抑制特性優異。

技術領域：

本發明涉及到微波通信領域，是一種結構緊湊、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：

目前，在射頻和微波領域，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構，它可通過調節介質的介電常數來控制工作頻率，此外，它具有尺寸小、易于加工、易于和有源電路集成、成本低等許多優點，所以，微帶濾波器是近年來專家學者們研究的熱點。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補償無功功率，具有很多優點，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，都具有很大的優勢，所以，這導致了更多的專家們對無源濾波器進行研究。

隨著科學的發展與進步，越來越多的通信系統出現在我們的生活中，比如出現較早的藍牙、數字廣播、GSM，數據鏈等各種技術，對頻譜的劃分要求越來越高。2002年美國聯邦通信委員會(Federal Communications Commission，FCC)將3.1GHz至10.6GHz的頻段批準用于商業通信，這個波段稱為超寬帶。超寬帶(Ultra-wideband，UWB)技術最初用于軍事應用，由于隨著該技術的迅速發展和對無線業務的需求不斷增加，因此該技術被應用于各種領域。由于UWB系統通帶帶寬相對較大，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(WLAN)、從3.1GHz到3.8GHz的全球微波互聯接入系統(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系統可能產生的干擾，是當前UWB濾波器設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，如何采取有效技術手段靈活應對不同中心頻率和帶寬的干擾信號，已成為當前UWB濾波器設計中的熱點和難點問題之一。此濾波器的發明目標是設計具有抑制WiMAX，WLAN和RFID衛星通信系統干擾信號特性的超寬帶帶通濾波器。

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

發明內容

為了滿足微波技術發展的需求，本發明的主要目的是，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構。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，而只能采用數值方法來證明。學術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構進行優化仿真，仿真結果與理論分析一致。

本發明是一種基于E型諧振器的三陷波超寬帶帶通濾波器。采用介電常數εr＝2.65，介質厚度h＝1mm的材質進行仿真優化,本發明新型結構的實際尺寸為47mm*9.74mm。