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CN101764276A - 微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器 - Google Patents

微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器 Download PDF

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CN101764276A
CN101764276A CN200910234280A CN200910234280A CN101764276A CN 101764276 A CN101764276 A CN 101764276A CN 200910234280 A CN200910234280 A CN 200910234280A CN 200910234280 A CN200910234280 A CN 200910234280A CN 101764276 A CN101764276 A CN 101764276A
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Inventor
程崇虎
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Nanjing Post and Telecommunication University
Nanjing University of Posts and Telecommunications
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Nanjing Post and Telecommunication University
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Abstract

微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器，涉及的是一种采用印制电路板技术制作的小型化微带/共面波导混合结构微波带通滤波器。该滤波器可应用于各种电子设备中的微波电路与微波集成电路，其使用有利于电路的集成化与小型化，四分之一波长谐振腔(1)采用共面波导结构，而输入、输出传输线采用微带线(2)，该输入、输出微带线设在制作共面波导的金属平面(3)的同一面，或设在制作共面波导的金属平面的不同面；四分之一波长谐振腔(1)为“U”形，输入、输出传输线采用微带线(2)位于四分之一波长谐振腔(1)的两旁，两根输入、输出传输线采用微带线(2)分别有两个方向输入、输出。

Description

微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器
技术领域
本发明涉及的是一种采用印制电路板技术制作的小型化微带/共面波导混合结构微波带通滤波器。该滤波器可应用于各种电子设备中的微波电路与微波集成电路，其使用有利于电路的集成化与小型化，属于微波技术领域。
背景技术
微波滤波器是一种在微波与射频电路中广泛使用的无源器件，其指标的好坏直接影响整个系统的性能。常见的微波滤波器多采用金属波导、同轴线、微带线、带状线或共面波导等微波传输线来制作。近年来，由于通信系统的小型化、微型化的要求越来越高，作为系统内的关键无源器件之一，对滤波器的小型化设计的要求也相应的越来越高。采用印制电路板技术制作的微带线、带状线或共面波导等平面结构微波滤波器相对波导或同轴线等立体结构而言，具有结构简单、加工方便、成本低廉以及易于与其它有源/无源电路集成的优势，近年来成为主要的研究方向，其中，采用四分之一波长谐振腔的滤波器更是研究的重点之一。采用四分之一波长谐振腔来设计制作滤波器主要有两个优点，首先其尺寸相比采用半波长谐振腔的滤波器要小很多；其次是损耗也可以获得明显的改善，因为无论是辐射损耗还是导体损耗前者都应该更小。经典的四分之一波长谐振腔滤波器是基于微带结构的半波长平行耦合线滤波器，通过将原来的两端开路的半波长线段改为一端开路一端短路的结构，使其成为四分之一波长的谐振腔，从而实现滤波器尺寸的减小。这种经典结构有着广泛的应用，并且还可以将微带结构改为带状线结构来改善损耗指标。该结构的主要缺点是大量采用接地过孔，当频率较高时会影响其性能指标；另外当两条平行线之间需要强耦合时，普通印制电路板制作工艺难以保证两条平行线之间微小间隔的可靠性。
发明内容
技术问题：本发明的目的在于针对上述经典的微带平行耦合线结构存在的问题，提出了一种微带/共面波导混合结构的四分之一波长谐振腔带通滤波器，该结构采用共面波导结构四分之一波长谐振腔取代原来的微带线，利用共面波导便于接地的结构特点解决了过孔接地的缺陷。
技术方案：本发明的微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器的结构为：四分之一波长谐振腔采用共面波导结构，而输入、输出传输线采用微带线，该输入、输出微带线设在制作共面波导的金属平面的同一面，或设在制作共面波导的金属平面的不同面；四分之一波长谐振腔为“U”形，输入、输出传输线采用微带线位于四分之一波长谐振腔的两旁，两根输入、输出传输线采用微带线分别有两个方向输入、输出。
四分之一波长谐振腔由两个四分之一波长共面波导谐振腔级联构成的带通滤波器，两个四分之一波长谐振腔的开口方向相反。
四分之一波长谐振腔采用3个、4个或者更多的四分之一波长谐振腔级联构成高带外抑制的带通滤波器。
有益效果：滤波器的输入/输出依然采用微带线，四分之一波长谐振腔则由一端开路一端短路的共面波导线段来实现，并且输入、输出微带线可以设计在制作共面波导的金属平面的同一面(如附图1上图所示)，也可以设计在制作共面波导的金属平面的不同面(如附图1下图所示)，这就给滤波器结构的设计带来了较大的灵活性。本发明的优点：结构简单、尺寸小、易于制作、性能优越。
附图说明
图1是本发明中的滤波器其输入、输出微带线制作在共面波导的同一面的结构示意图。
图2是本发明中的中的滤波器其输入、输出微带线制作在共面波导的两面的结构示意图。
图3是中心频率为2.1GHz时滤波器的传输参数与反射参数的频率特性，也即使用矢量网络分析仪测量获得的|S21|、|S11|。
图中有：四分之一波长共面波导谐振腔1，输入、输出微带线2，制作共面波导的金属面3，介质基板4。
具体实施方式
本发明的微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器中，四分之一波长谐振腔1采用共面波导结构，而输入、输出传输线采用微带线2，该输入、输出微带线设在制作共面波导的金属平面3的同一面，或设在制作共面波导的金属平面的不同面；四分之一波长谐振腔1为“U”形，输入、输出传输线采用微带线2位于四分之一波长谐振腔1的两旁，两根输入、输出传输线采用微带线2分别有两个方向输入、输出。
实施例1(对照附图1)：介质基板4选择相对介电常数为10、厚度为1.0毫米，输入/输出微带线2取特性阻抗为50欧姆，共面波导1的尺寸取为0.3-1.5-0.3毫米，长度取14.4毫米，两个共面波导谐振腔之间的间隔取为0.2毫米，两个谐振腔之间耦合段部分的长度为5.6毫米，输入/输出微带线与共面波导谐振腔之间有部分重叠，重叠部分尺寸为0.6毫米，同时纵向缩进4.5毫米，结构上下完全对称。
对照附图3，它给出了实施例1的滤波器散射参数曲线。由图可见该滤波器有着良好的带外抑制性能，尤其是通带的高端，由于采用了四分之一波长谐振腔，二次谐波得到了很好的抑制，同时该滤波器的带内插入损耗也较小，最小值仅为0.5dB。测量结果表明，该滤波器性能优良，并且结构简单便于加工，相信本发明会有广泛的应用前景。

Claims (3)

1.一种微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器，其特征是四分之一波长谐振腔(1)采用共面波导结构，而输入、输出传输线采用微带线(2)，该输入、输出微带线设在制作共面波导的金属平面(3)的同一面，或设在制作共面波导的金属平面的不同面；四分之一波长谐振腔(1)为“U”形，输入、输出传输线采用微带线(2)位于四分之一波长谐振腔(1)的两旁，两根输入、输出传输线采用微带线(2)分别有两个方向输入、输出。
2.根据权利要求1所述的微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器，其特征是四分之一波长谐振腔(1)由两个四分之一波长共面波导谐振腔(1)级联构成的带通滤波器，两个四分之一波长谐振腔(1)的开口方向相反。
3.根据权利要求1所述的微带共面波导混合结构四分之一波长谐振腔带通滤波器，其特征是四分之一波长谐振腔(1)采用3个、4个或者更多的四分之一波长谐振腔(1)级联构成高带外抑制的带通滤波器。
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