专利名称：低通微带滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种低通微带滤波器。
背景技术：
随着现代微波通信，尤其是移动通信、无线通信技术的迅猛发展，系统对通信的选择性越来越高。滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过，只让需要的信号通过。微带滤波器在军工集团界和单片式微波集成电路中得到广泛的应用。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，可以说滤波器的优劣直接决定产品的优劣。因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。近年来无线通信及其他可移动接收机和发射机应用的迅猛增长，使得微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，特别是在无线通讯领域更是得到了广泛的应用。 在无线通信技术迅猛发展的同时，对滤波器的电学性能提出了越来越高的要求。为满足无线电通信业务的需求，我国根据频率划分规定及频谱使用的情况规定了2. 4GHz频段无线发射设备的技术参数。其中要求杂散发射功率小于-30毫瓦分贝/兆赫兹(dBm/IMHz) 而根据WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网)方案上使用的PA (Power Amplif ier,功率放大器)的特性而看谐波比较丰富。从图I某传统的WLAN产品射频端口的杂散测试图中可以看出二次谐波和四次谐波干扰信号还是比较强的，很接近-30dBm/lMHz，基本上没什么余量。这就需要滤波器除了带内损耗小，而且带外抑制比要高。特别是在工作频点的倍频处的抑制能力有高要求，否则可能会干扰到其他设备的运行。近年来WLAN产品的普及，不仅对滤波器的性能提出了高要求，也对滤波器的小型化也提出了很高的要求。正因为设备的小型化要求，很多设计厂家采用集成的滤波器。但集成的滤波器结构复杂、成本高且带内插损大，并且在2. 4G的谐波上并无良好表现。
发明内容基于此，有必要提供一种结构简单低通微带滤波器。一种低通微带滤波器，在印刷电路板上制成，其特征在于，包括第一微带、第二微带、第三微带及倒“山”字形的微带组，其中，所述微带组包括分别与所述第一微带、第二微带及第三微带连接的第一微带段、第二微带段及第三微带段，还包括与三个微带段连接的第四微带段；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段依次为倒“山”字形从左数起的竖线，第四微带段为倒“山”字形的横线；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段均在中部设有两个弯曲部；所述第一微带段设有输入端，所述第三微带段设有输出端。优选地，同一微带段的两个所述弯曲部内角方向相反且一端相连，另两端分别向相反方向延伸形成两相互平行直线段。优选地，所述第一微带段、第二微带段及第三微带段上的所述直线段相互平行且垂直于所述第四微带段。
优选地，所述第一微带段的两个所述弯曲部包括第一弯曲部、第二弯曲部，其中所述第一弯曲部相对于所述第二弯曲部设于倒“山”字形左方；所述第二微带段的两个所述弯曲部包括第三弯曲部、第四弯曲部，其中所述第三弯曲部相对于所述第四弯曲部设于倒“山”字形右方；及所述第三微带段的两个所述弯曲部包括第五弯曲部、第六弯曲部，其中所述第五弯曲部相对于所述第六弯曲部设于倒“山”字形右方。优选地，所述弯曲部的弯角为圆角，所述圆角两端的延长线的夹角为90度。优选地，所述第一微带段、第三微带段与所述第四微带段两端连接处的夹角为圆角；所述第二微带段与所述第四微带段连接处的交角为直角。优选地，所述第一微带、第二微带及第三微带均为长度93密耳，宽度63密耳的矩形。优选地，所述第一微带段、第二微带段、第三微带段及第四微带段在所述印制电路板上印制宽度为8密耳。 优选地，所述低通微带滤波器工作在2. 4GHz 2. 484GHz频段范围内。优选地，所述低通微带滤波器的边长为5. 3毫米，宽度为5. I毫米。上述技术方案通过在印刷电路板上制成由三个微带和微带组的低通微带滤波器，微带组包括与三个微带连接的三个微带段及三个微带段连接的第四微带段，由此见，此低通微带滤波器结构简单。
图I为某传统的WLAN产品射频端口的杂散测试图；图2为一实施例中低通微带滤波器的PCB版图；图3为图2所示低通微带滤波器的原理框图；图4为图2所示低通微带滤波器的回波损耗仿真结果图；图5为图2所示低通微带滤波器的传输特性仿真结果图；图6为某传统的积层贴片带通滤波器电气特性表。
具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。从图I某传统的WLAN产品射频端口的杂散测试图中可以看出二次谐波和四次谐波干扰信号还是比较强的，很接近-30dBm/lMHz，基本上没什么余量。这就需要滤波器除了带内损耗小，而且带外抑制比要高，特别是在工作频点的倍频处的抑制能力要求，否则可能会干扰到其他设备的运行。本技术方案通过了解2. 4GHz频段无线发射设备系统的特点，以最大平坦低通滤波器为原型，并对微带滤波器进行优化处理，针对在2. 4GHz频段上插损要求尽量的小，灵活运用发夹滤波器以及开路截线的原理，并结合电磁混合耦合的方式，使其在谐波抑制上得到很好的效果。如图2、3所示，一种低通微带滤波器包括第一微带110、第二微带120、第三微带130及倒“山”字形的微带组。低通微带滤波器的印制边长为5. 3毫米，宽度为5. I毫米，此尺寸相对其他微带滤波器而言体积极少，从而占用PCB板空间极少，生产成本极低。在本实施例中，低通微带滤波器在FR4材质印制电路板上铺铜制成，在其他实施例中，可以用其他能实现同样功能的材料铺砌制成。在本实施中，第一微带110、第二微带120及第三微带130为矩形，其边长优选为93密耳，宽优选为63密耳。在其他实施例中，可以为其他尺寸的圆角、梯形等能实现同样功能的形状。微带组包括第一微带段210、第二微带段220、第三微带段230及第四微带段
240。第一微带段210与第一微带110连接，第二微带段220连接与第二微带120连接，第三微带段230与第三微带130连接，第四微带段240与前述三个微带段连接。第一微带段210、第二微带段220及第三微带段240依次为倒“山”字形从左数起的竖线(即为“山”字形从右数起的竖线)，第四微带段240为“山”字形的横线。
第一微带段210、第二微带段220、第三微带段230及第四微带段240在所述印制电路板上印制宽度为8密耳。在其他实施例中，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情况下，可以在6密耳至10密耳范围内对印制宽度进行适当调整。第一微带段210、第三微带段230与第四微带段240两端连接，连接处的夹角为圆角，圆角两端的延长线的夹角为90度。在其他实施例中，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情况下，第一微带段210、第三微带段230与第四微带段240两端连接处可以为切角，也可以为直角。第四微带段240上设有第四十字形微带246，第二微带段220与第四微带段240以第四十字形微带246为连接点，连接处的夹角为直角。在其他实施例中，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情况下，第二微带段220与第四微带段240连接处可以为圆角。第一微带段210、第二微带段220及第三微带段230均在中部设有两个弯曲部；第一微带段210设有输入端，第三微带段230设有输出端。在本实施例中，弯曲部的弯角为圆角，其两端的延长线的夹角为90度(即角A为90度)。在其他实施中，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情况下，弯曲部的弯角可以为切角，也可以为直角。第一微带段210上的两个弯曲部包括第一弯曲部212与第二弯曲部214，第一弯曲部212与第二弯曲部214内角方向相反且一端相连，其中第一弯曲部212相对于第二弯曲部214设于倒“山”字形左方，。第一弯曲部212与第二弯曲部214不相连的两端分别向相反方向延伸形成两相互平行直线段，第一弯曲部212延伸形成第一直线段213，第二弯曲部延伸形成第二直线段215。第一直线段213与第二直线段215平行。在第二直线段215上设有第一^h字形微带216，第一十字形微带216相对倒“山”字型微带段的左端为输入端。第二微带段220上的两个弯曲部包括第三弯曲部222与第四弯曲部224，第三弯曲部222与第四弯曲部224内角方向相反且一端相连，其中第三弯曲部222相对于第四弯曲部224设于倒“山”字形右方。第三弯曲部222与第四弯曲部224不相连的两端分别向相反方向延伸形成两相互平行直线段，第三弯曲部222延伸形成第三直线段223，第四弯曲部224延伸形成第四直线段225。第三直线段223与第四直线段225平行。在第四直线段225上设有用于连接微带线的第二十字形微带226。第三微带段230上的两个弯曲部包括第五弯曲部232与第六弯曲部234，第五弯曲部232与第六弯曲部234内角方向相反且一端相连，其中第五弯曲部232相对于第六弯曲部234设于倒“山”字形右方。第五弯曲部232与第六弯曲部234不相连的两端分别向相反方向延伸形成两相互平行直线段，第五弯曲部232延伸形成第五直线段233，第六弯曲部234延伸形成第六直线段235。第五直线段233与第六直线段235平行。在第六直线段235上设有十字形微带236，第三十字形微带236相对倒“山”字型微带段的右端为输出端。第一微带段210、第二微带段220及第三微带段220上的直线段，即第一直线段213、第二直线段215、第三直线段223、第四直线段225、第五直线段233及第六直线段235相互平行且垂直于第四微带段240。可以理解，直线段相互平行且直线段垂直于第四微带段240只是在众多实施例中的一特例，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情 况下，直线段之间可以形成夹角，同时直线段也可以不垂直于第四微带段240。在本实施例中，第一弯曲部212、第四弯曲部224及第六弯曲部234的内角相对倒“山”字形均向右，而第二弯曲部214、第三弯曲部222及第五弯曲部234的内角相对倒“山”字形均向左，可以理解，在其他实施例中，配合其他部件作出变形，在能保持滤波器性能不变的情况下，在各个微带段上的弯曲部方向可以做出任意变形，例如第一弯曲部212、第三弯曲部222及第五弯曲部232可以同向，而第二弯曲部212、第四弯曲部224及第六弯曲部234可以同向；第一弯曲部212和第三弯曲部222同向与第五弯曲部232反向，而第二弯曲部212和第四弯曲部224同向与第六弯曲部234反向。在本实施例中，低通微带滤波器带陷波单元，陷波单元指的是倒“山”字形的微带组，带陷波单元的低通微带滤波器以最大平坦滤波器为原型，并结合发夹滤波器的特点。如图3带陷波单元的低通微带滤波器的原理框图，此设计由26段微带线组成。该低通微带滤波器的输入、输出阻抗为50欧姆。在本实施例中，将传统滤波器设计公式与微带电路仿真相结合的快速设计方法。用此方法滤波器设计的结果与最终仿真的结果基本吻合，运用电磁混合耦合方式并通过间距、臂长等控制耦合系数，加以通过传统的设计方法来确定发夹臂长、发夹间距、发夹线宽和抽头位置，并通过ADS(Advanced Design System,先进设计系统)仿真加以优化。如图4、5所示，带陷波单元的低通微带滤波器的仿真结果图，Sll表示回波损耗，S21表不传输的插入损耗。从该仿真结果可以看出，在通带范围内插入损耗小于0. 35dB,回波损耗小于_23dB。在无线局域网802. llb/g/n的2. 4GHz至2. 484GHz频段范围内。插入损耗仅为
0.24dB至0. 32dB，相比集成的滤波器插损要小得多。2. 4GHz频段处的回波插损达到_28dB至-34. SdB0所以该低通滤波器应用于2. 4GHz频段无线发射设备系统，性能非常良好。更重要的是在抑制二次谐波分量、四次谐波分量以及三次谐波分量上至少有_31dB的抑制量，特别是在四次谐波上，甚至可以达到_130dB的抑制量，直接把无用信号衰减掉。图6所示某传统的积层贴片带通滤波器的电气特性表，其频率范围2. 4GHz至
2.5GHz比本技术方案的2. 4GHz至2. 484GHz频段范围要宽，比较体现出本技术方案的稳定性能较好；集成滤波器的插入损耗为2. 5dB至2. 8dB比本技术方案0. 24dB至0. 32dB大得多，集成滤波器回波损耗为IOdB比本技术方案回波插损小于_23dB大得多，比较体现出本技术方案的滤波性能更好。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种低通微带滤波器，在印刷电路板上制成，其特征在于，包括第一微带、第二微带、第三微带及倒“山”字形的微带组，其中，所述微带组包括分别与所述第一微带、第二微带及第三微带连接的第一微带段、第二微带段及第三微带段，还包括与三个微带段连接的第四微带段；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段依次为倒“山”字形从左数起的竖线，第四微带段为倒“山”字形的横线；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段均在中部设有两个弯曲部；所述第一微带段设有输入端，所述第三微带段设有输出端。
2.根据权利要求I所述的低通微带滤波器，其特征在于，同一微带段的两个所述弯曲部内角方向相反且一端相连，另两端分别向相反方向延伸形成两相互平行直线段。
3.根据权利要求2所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述第一微带段、第二微带段及第三微带段上的所述直线段相互平行且垂直于所述第四微带段。
4.根据权利要求2所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述第一微带段的两个所述弯曲部包括第一弯曲部、第二弯曲部，其中所述第一弯曲部相对于所述第二弯曲部设于倒“山”字形左方； 所述第二微带段的两个所述弯曲部包括第三弯曲部、第四弯曲部，其中所述第三弯曲部相对于所述第四弯曲部设于倒“山”字形右方；及 所述第三微带段的两个所述弯曲部包括第五弯曲部、第六弯曲部，其中所述第五弯曲部相对于所述第六弯曲部设于倒“山”字形右方。
5.根据权利要求I或2所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述弯曲部的弯角为圆角，所述圆角两端的延长线的夹角为90度。
6.根据权利要求I所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述第一微带段、第三微带段与所述第四微带段两端连接处的夹角为圆角；所述第二微带段与所述第四微带段连接处的交角为直角。
7.根据权利要求I所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述第一微带、第二微带及第三微带均为长度93密耳，宽度63密耳的矩形。
8.根据权利要求4所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述第一微带段、第二微带段、第三微带段及第四微带段在所述印制电路板上印制宽度为8密耳。
9.根据权利要求I所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述低通微带滤波器工作在2. 4GHz 2. 484GHz频段范围内。
10.根据权利要求I所述的低通微带滤波器，其特征在于，所述低通微带滤波器的边长为5. 3毫米，宽度为5. I毫米。
全文摘要
一种低通微带滤波器，在印刷电路板上制成，包括第一微带、第二微带、第三微带及倒“山”字形的微带组，其中，所述微带组包括分别与所述第一微带、第二微带及第三微带连接的第一微带段、第二微带段及第三微带段，还包括与三个微带段连接的第四微带段；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段依次为倒“山”字形从左数起的竖线，第四微带段为倒“山”字形的横线；所述第一微带段、第二微带段及第三微带段均在中部设有两个弯曲部；所述第一微带段设有输入端，所述第三微带段设有输出端。由此见，此滤波器结构简单。
文档编号H01P1/212GK102969550SQ20111025717
公开日2013年3月13日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者董海军, 李伟 申请人:深圳市卓翼科技股份有限公司