CN103545584A - 一种低插损宽带带通滤波器 - Google Patents

一种低插损宽带带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低插损宽带带通滤波器，包括介质基板，其关键在于：介质基片上表面设有第一金属贴片，下表面设有第二金属贴片；第一金属贴片上刻有三个叉指结构，第二叉指结构上方刻蚀有矩形，第一叉指结构和第三叉指结构的外侧上方分别刻蚀有输入馈电线和输出馈电线，两条馈电线均在介质基片之上；第二金属贴片上刻蚀有互补开口谐振器缺陷地结构；第一金属贴片、介质基片和第二金属贴片底边上还对应设置有一排金属通孔。本发明具有高通和低通特性相交的特点，不仅可以控制滤波器低频段的带外抑制，还可改善滤波器的高频段的带外抑制，使得滤波器具有低差损、选择性高、带外抑制好等优点；其设计更具有灵活性，为设计滤波器提供一种新的设计思路。

Description

一种低插损宽带带通滤波器
技术领域
本发明专利涉及微波毫米波滤波器领域，尤其涉及低插损的半模基片集成波导滤波器。
背景技术
滤波器是微波电路中的基本组成单元，其性能好坏直接影响到整个***的性能。传统的滤波器的平面微带线结构滤波器易集成，但占用面积大、损耗大、Q值低。金属波导结构滤波器具有插损小、选择性高、外部品质因数高等特点，但体积大、加工调试难，且不易集成。
基于半模基片集成波导技术的滤波器，在保留金属波导结构滤波器外部品质因数高、选择性高等优点，还具有平面微带线结构滤波器的体积小、重量轻、成本低、易加工与集成的优势，在近几年受到广泛的关注。这种结构的滤波器设计灵活多变，可以用标准的PCB工艺实现，制作周期短。由于频谱资源有限，对现代通信***中滤波器的选择性提出了越来越高的要求，常用的方法是通过引进传输零点，来实现滤波器的带外抑制好、选择性高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于半模基片集成波导和互补开口谐振环缺陷地结构的低插损宽带带通滤波器，使其能够兼顾平面微带线结构和金属波导结构的优点。
为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种低插损宽带带通滤波器，包括介质基板，其特性在于：所述介质基片上表面设有第一金属贴片，介质基片下表面设有第二金属贴片；所述第一金属贴片上从左至右依次刻蚀有第一叉指结构、第二叉指结构和第三叉指结构，第二叉指结构的上方位置刻蚀有矩形，第一叉指结构和第三叉指结构的外侧上方分别刻蚀有输入馈电线和输出馈电线，所述输入馈电线和输出馈电线均在介质基片之上；所述第二金属贴片上刻蚀有互补开口谐振环缺陷地结构；所述第一金属贴片、介质基片和第二金属贴片的底边上还对应设置有一排金属通孔，用做连接第一金属贴片和第二金属贴片的电感。
所述第一叉指结构和第三叉指结构的方向与信号的传输方向垂直，且两者关于介质基片的中心点对称；第二叉指结构的方向与信号的传输方向一致；上述三个叉指结构的中心点位于同一条直线上。
所述互补开口谐振环缺陷地结构包括两个环状缝隙，所述两个缝隙上具有方向相反的两个开口，所述缝隙的宽度相同；所述互补开口谐振环缺陷地结构的中心点与介质基片的中心点重合。
所述矩形的中心点与介质基片的中心点位于同一条直线上。
本发明具有高通和低通特性相交的特点，不仅可以控制滤波器低频段的带外抑制，还可改善滤波器的高频段的带外抑制，使得滤波器具有低差损、选择性高、带外抑制好等优点；其结构在设计上更具有灵活性，为设计滤波器提供一种新的设计思路。
附图说明
图1是本发明中第一金属贴片和第二金属贴片的叠加图；
图2是图1中沿A-A线的剖面图；
图3为图1中第一金属贴片的结构示意图；
图4为图1中第二金属贴片的结构示意图；
图5为本发明的频率响应曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1至图5所示，一种低插损宽带带通滤波器，包括介质基板1，介质基片1上表面设置有第一金属贴片1a，下表面设置有第二金属贴片1b；所述第一金属贴片1a上从左至右依次刻蚀有第一叉指结构2、第二叉指结构3和第三叉指结构4，第二叉指结构2的上方位置刻蚀有矩形7，第一叉指结构2和第三叉指结构4的外侧上方分别刻蚀有输入馈电线8和输出馈电线9，所述输入馈电线8和输出馈电线均9在介质基片1之上；所述第二金属贴片1b上刻蚀有互补开口谐振环缺陷地结构5；所述第一金属贴片1a、介质基片1和第二金属贴片1b的底边上还对应设置有一排金属通孔6，用做连接第一金属贴片la和第二金属贴片lb的电感。
所述介质基片1采用Rogers 5880。
所述第一叉指结构2和第三叉指结构4的方向与信号的传输方向垂直，且两者关于介质基片的中心点对称；第二叉指结构3的方向与信号的传输方向一致；上述三个叉指结构2、3和4的中心点位于同一条直线上。
所述第一叉指结构2和第三叉指结构4中的叉指长为4mm、宽为0.35mm；第二叉指结构3的叉指长为4.6mm、宽为0.3mm；所述叉指之间的缝隙均为0.2mm。第二金属贴片1b刻蚀的缝隙5a的长为12.75mm、5b的长为11.75mm，缝隙5a和5b宽为0.25mm，缝隙5a和5b的开口5c处金属宽为0.25mm。第一金属贴片1a上刻蚀的矩形7长为5.72mm、宽为1.61mm。输入馈电线8和输出馈电线9的宽为1.5mm，两条馈电线8和9的中心离第一金属贴片1a的顶边距离为1.25mm。
所述互补开口谐振环缺陷地结构5包括两个环状缝隙5a和5b，所述两个缝隙5a和5b上具有方向相反的两个开口5c，所述缝隙5a和5b的宽度相同；所述互补开口谐振环缺陷地结构5的中心点与介质基片的中心点重合。
所述矩形7的中心点与介质基片的中心在一条直线上。
在本发明具体实施例中，三个叉指结构均由5个叉指构成，其中，第一叉指结构和第三叉指结构具有低通特性，第二叉指结构则具有高通特性，由三个叉指结构级联构成带通滤波器。通过改变第一叉指结构和第三叉指结构的叉指数目、长度、宽度、以及叉指间的缝隙宽度，可以控制宽带带通滤波器的低通特性；而通过改变第二叉指结构的叉指数目、长度、宽度、以及叉指间的缝隙宽度，则可以控制宽带带通滤波器的高通特性；通过改变矩形的长、宽还可以控制带通滤波器低频段的带外抑制。
本发明中还采用了缺陷地结构技术，通过在第二金属贴片上刻蚀一个互补开口谐振环缺陷地结构，提供一个传输零点，用来改善宽带带通滤波器高频段的带外抑制，提高选择性。
本发明中的输入馈电线和输出馈电线可以任意互换。
图5为实验得出的本发明具体实施例的频率响应曲线图，该图中曲线S21是信号从输入馈电线端口到输出馈电线端口的传输特性曲线，曲线S11是信号从输入馈电线端口到输出馈电线端口传输过程中端口的反射特性曲线。由图可见该滤波器的频率响应，其中，通带的中心频率是6GHz，通带内插损0.717dB，回波损耗大于14dB，其通带3dB带宽为17.8%，带外损耗大于30dB；带内平滑，信号的传输损耗低。
本发明具有高通和低通特性相交的特点，不仅可以控制滤波器低频段的带外抑制，还可改善滤波器的高频段的带外抑制，使得滤波器具有低差损、选择性高、带外抑制好等优点；其结构在设计上更具有灵活性，为设计滤波器提供一种新的设计思路。

Claims (4)

1.一种低插损宽带带通滤波器，包括介质基板，其特性在于：所述介质基片上表面设有第一金属贴片，介质基片下表面设有第二金属贴片；所述第一金属贴片上从左至右依次刻蚀有第一叉指结构、第二叉指结构和第三叉指结构，第二叉指结构的上方位置刻蚀有矩形，第一叉指结构和第三叉指结构的外侧上方分别刻蚀有输入馈电线和输出馈电线，所述输入馈电线和输出馈电线均在介质基片之上；所述第二金属贴片上刻蚀有互补开口谐振环缺陷地结构；所述第一金属贴片、介质基片和第二金属贴片的底边上还对应设置有一排金属通孔，用做连接第一金属贴片和第二金属贴片的电感。
2.根据权利要求1所述的低插损宽带带通滤波器，其特征在于：所述第一叉指结构和第三叉指结构的方向与信号的传输方向垂直，且两者关于介质基片的中心点对称；第二叉指结构的方向与信号的传输方向一致；上述三个叉指结构的中心点位于同一条直线上。
3.根据权利要求1所述的低插损宽带带通滤波器，其特征在于：所述互补开口谐振环缺陷地结构包括两个环状缝隙，所述两个缝隙上具有方向相反的两个开口，所述缝隙的宽度相同；所述互补开口谐振环缺陷地结构的中心点与介质基片的中心点重合。
4.根据权利要求1所述的低插损宽带带通滤波器，其特征在于：所述矩形的中心点与介质基片的中心点位于同一条直线上。
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