基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，包括形成于介質(zhì)板（20）、金屬微帶貼片（10）和金屬接地板（40），介質(zhì)板（20）的上方為金屬微帶貼片（10），介質(zhì)板（20）的下方為金屬接地板（40），所述金屬微帶貼片包括多模諧振腔（30）、一個(gè)加載開路錐形微帶線存根（11），其中多模諧振腔（30）是由全波長(zhǎng)的微帶線（31）、一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根（32）和一個(gè)大矩形環(huán)加載存根（33）構(gòu)成的。本實(shí)用新型專利技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，易加工，且制作價(jià)格便宜等特點(diǎn)，適用范圍較廣的雙通帶超寬帶濾波器。（*該技術(shù)在2021年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及超寬帶無(wú)線技術(shù)，特別是一種結(jié)構(gòu)緊湊的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器。
技術(shù)介紹
隨著通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)信息傳輸系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。在此背景之下，超寬帶(UWB)技術(shù)以其系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低、功耗小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、安全性高等優(yōu)點(diǎn)成為目前通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。從20世紀(jì)60年代出現(xiàn)到20世紀(jì)90年代之前，UffB技術(shù)主要采用其最初的脈沖通信形式，并主要應(yīng)用于軍事上的雷達(dá)和低截獲率的通信系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著微電子器件的技術(shù)和工藝的提高，UWB技術(shù)開始應(yīng)用于民用領(lǐng)域，并在國(guó)際上掀起了對(duì)其研究、開發(fā)和應(yīng)用的熱潮，被認(rèn)為是下一代無(wú)線通信的革命性技術(shù)。為了研究UWB技術(shù)在民用領(lǐng)域使用的可行性，自1998年起，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)就超寬帶無(wú)線設(shè)·備對(duì)原有窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)的干擾及其相互共容的問(wèn)題開始廣泛征求業(yè)界意見。在有美國(guó)軍方和航空界等眾多不同意見的情況下，F(xiàn)CC仍發(fā)放了 UWB技術(shù)在短距離無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用許可，并于2002年2月批準(zhǔn)了 UWB技術(shù)用于短距離無(wú)線通信的中請(qǐng)，為UWB技術(shù)的產(chǎn)品商業(yè)化打開了第一扇門，從而使得超寬帶系統(tǒng)的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。超寬帶濾波器作為超寬帶通信系統(tǒng)的重要組成部分，也隨之得到了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛研究。然而由于超寬帶通信占有頻帶太寬(3. IGHz到10. 6GHz)，在這個(gè)頻段內(nèi)已經(jīng)存在一些常規(guī)的通信，例如如用于衛(wèi)星通信的C波段和X波段，無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)和寬帶互通微波接入(WiMAX)。如何解決同頻干擾成為UWB研究重要內(nèi)容，而帶刻痕的超寬帶濾波器成為了關(guān)鍵。UWB濾波器多通帶化的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是多個(gè)濾波器的級(jí)聯(lián)，增加了系統(tǒng)體積和設(shè)計(jì)成本，同時(shí)易造成部件間的失配，降低系統(tǒng)的效率。近年來(lái)出現(xiàn)了一些新的設(shè)計(jì)思路，如缺陷地結(jié)構(gòu)、過(guò)孔結(jié)構(gòu)或者多層LTCC結(jié)構(gòu)，雖有一定技術(shù)進(jìn)步，但是在系統(tǒng)大規(guī)模集成、阻帶任意可調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)要素方面有所欠缺。所以設(shè)計(jì)具有可調(diào)刻痕阻帶的雙通帶超寬帶濾波器具有重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)利用折疊式多模矩形環(huán)諧振結(jié)構(gòu)優(yōu)異的諧振特性，其目的是為了設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)緊湊性能優(yōu)異，實(shí)用范圍廣泛的雙通帶超寬帶濾波。本技術(shù)所采用的技術(shù)方案一種新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，包括形成于介質(zhì)板(20)上、下表面的金屬微帶貼片(10)和金屬接地板(40)，介質(zhì)板(20)的上方為金屬微帶貼片(10)，介質(zhì)板(20)的下方為金屬接地板(40)，所述金屬微帶貼片包括多模諧振腔(30)、一個(gè)加載開路錐形諧振微帶線存根(11)，其中多模諧振腔(30)是由全波長(zhǎng)的微帶線(31)、一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根(32)和一個(gè)大矩形環(huán)加載存根(33)構(gòu)成的。所述新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，全波長(zhǎng)的微帶線(31)和一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根(32 )及一個(gè)大矩形環(huán)加載存根(33 )之間用一組交趾電容連接。所述新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，所述交趾電容的每條交趾的寬度與各交趾之間的間隙相等。所述新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，在由全波長(zhǎng)的微帶線(31)下方水平方向中心位置加載開路錐形諧振微帶線存根(11)。所述新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，通過(guò)加載的開路錐形諧振微帶線存根(11)實(shí)現(xiàn)雙通帶。本技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及特性(I)結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，易于加工，且制作價(jià)格便宜。(2)在固定濾波器通帶的中心頻點(diǎn)的同時(shí)，可以通過(guò)改變交趾電容的數(shù)目來(lái)調(diào)節(jié)濾波器的通頻帶大小。(3)通過(guò)改變交趾電容和三矩形環(huán)加載存根的尺寸，或者改變介質(zhì)板的介電常數(shù)的大小都可以調(diào)整濾波器的通頻帶的大小和中心頻點(diǎn)的位置。(4)通過(guò)改變加載開路錐形諧振微帶線存根的尺寸可以調(diào)整產(chǎn)生的刻痕阻帶的位置。附圖說(shuō)明圖I是本技術(shù)所述雙通帶超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；圖2是本技術(shù)所述雙通帶超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)主視圖；圖3是本技術(shù)所述雙通帶超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；圖4是本技術(shù)所述雙通帶超寬帶濾波器的等效電路具體實(shí)施方式近年來(lái)，多模諧振開始被應(yīng)用到微帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)中，這種類型濾波器充分利用在通帶內(nèi)呈現(xiàn)多個(gè)諧振模式的特性，實(shí)現(xiàn)多模諧振濾波器具有多通帶超寬帶性能。與其它的雙通超寬帶濾波器相比，這種濾波器的結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工，適用范圍廣，有望在超寬帶(Ultra-Wide Bandwidth)無(wú)線技術(shù)中得到應(yīng)用。本技術(shù)真是利用諧振結(jié)構(gòu)的多諧振特性，設(shè)計(jì)了一種低成本、高性能，適用范圍較廣的雙通帶超寬帶濾波器。以下結(jié)合附圖對(duì)本技術(shù)的具體結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。如圖I所示，本技術(shù)所述雙通帶超寬帶濾波器采用雙面覆銅箔的介質(zhì)板制造。其中，介質(zhì)板上表面為金屬微帶貼片10 (白色部分)，介質(zhì)板的下表面為金色接地板20(灰色部分)。所述金屬微帶貼片10包括多模諧振腔30和一個(gè)加載開路階躍阻抗諧振微帶線存根11，其中多模諧振腔30是由全波長(zhǎng)的微帶線31和附加的三個(gè)矩形環(huán)加載存根32構(gòu)成。圖中，F(xiàn)1和r2分別為三個(gè)矩形環(huán)加載的外環(huán)長(zhǎng)寬，r3和r4分別為三個(gè)矩形環(huán)加載的內(nèi)環(huán)長(zhǎng)寬，L1為連接三個(gè)圓形加載的微帶線的長(zhǎng)度，中間大矩形環(huán)下端距微帶線的高度為h1;兩旁小矩形環(huán)下端距微帶線的高度為h2，相鄰兩個(gè)矩形環(huán)環(huán)心間距為d4，交趾電容的長(zhǎng)度為L(zhǎng)3和L4，饋電端微帶線長(zhǎng)為L(zhǎng)5,開路錐形諧振微帶線長(zhǎng)為L(zhǎng)6,連接三個(gè)矩形環(huán)加載的微帶線和交趾電容的微帶線寬度均為Cl1，開路錐形諧振微帶線寬度分別為d2和d4，饋電端微帶線寬為d3。圖2和圖3分別為雙通帶超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)主視圖和側(cè)視圖，其中比為介質(zhì)的厚度，ht為金屬貼片和地板的厚度。這種雙通帶超寬帶濾波器的工作原理可以用圖4所示的等效電路模型來(lái)分析。介質(zhì)板上表面的金屬微帶貼片10由多模諧振腔(MMR) 30和一個(gè)加載開路錐形諧振微帶線存根11兩部分組成，其中開路錐形諧振微帶線存根11等效為雙諧振的LC諧振回路。該雙通帶濾波器的交趾電容兩端連接的是普通激勵(lì)源(50 Ω )。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)不同參數(shù)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)雙通帶超寬帶的特性，隨著濾波器的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)(交趾電容和矩形環(huán)加載微帶線的長(zhǎng)度，介質(zhì)板的介電常數(shù))的變化，該超寬帶濾波器的通頻帶帶寬在變化，中心頻點(diǎn)也在變化。與此同時(shí)，改變這種濾波器結(jié)構(gòu)的交趾電容交趾的數(shù)量，可以使得濾波器在固定其通頻帶的中心頻點(diǎn)的同時(shí)，調(diào)整通頻帶的大小。通過(guò)調(diào)整錐形諧振開路微帶線中樹杈的尺寸和角度可以實(shí)現(xiàn)雙通帶的性能及諧振頻點(diǎn)的調(diào) 整。權(quán)利要求1.一種新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，包括形成于介質(zhì)板(20)上、下表面的金屬微帶貼片(10)和金屬接地板(40),介質(zhì)板(20)的上方為金屬微帶貼片(10)，介質(zhì)板(20)的下方為金屬接地板(40)，所述金屬微帶貼片包括多模諧振腔(30)、一個(gè)加載開路錐形諧振微帶線存根(11)，其中多模諧振腔(30)是由全波長(zhǎng)的微帶線(31)、一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根(32)和一個(gè)大矩形環(huán)加載存根(33)構(gòu)成的。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，全波長(zhǎng)的微帶線(31)和一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種新型的基于錐形諧振器的雙通帶超寬帶濾波器，其特征在于，包括形成于介質(zhì)板（20）上、下表面的金屬微帶貼片（10）和金屬接地板（40），介質(zhì)板（20）的上方為金屬微帶貼片（10），介質(zhì)板（20）的下方為金屬接地板（40），所述金屬微帶貼片包括多模諧振腔（30）、一個(gè)加載開路錐形諧振微帶線存根（11），其中多模諧振腔（30）是由全波長(zhǎng)的微帶線（31）、一對(duì)關(guān)于中心軸對(duì)稱小矩形環(huán)加載存根（32）和一個(gè)大矩形環(huán)加載存根（33）構(gòu)成的。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇暢，馬慶鐘，劉乘源，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱飛羽科技有限公司，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：