基于七模谐振器的宽带带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信中的射频滤波器技术领域，具体涉及一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器。
【背景技术】
[0002]随着通信技术的迅速发展，人们对无线通信的要求不仅仅在于简单的语音交流，而是追求高清视频等大数据量和高保密性的无线通信，这使得短距离的高速无线通信成为了未来无线通信发展的一个方向。在这种应用背景下，宽带无线通信技术应运而生并发展迅速。宽带无线通信系统具有系统结构简单、成本低、功耗小、传输速率高、保密性好等特点，是目前无线通信领域的一个研究热点。作为宽带通信系统中的关键器件之一，宽带滤波器得到国内外工业界和学术界广泛关注。
[0003]宽带滤波器目前主要设计方法包括:1、基于短路枝节加载传输线结构。此类滤波器通带带宽可以通过短路枝节加载级数控制，但是所设计的宽带滤波器尺寸大，通带选择性差，阻带抑制差，滤波器插入损耗也随枝节级数增多而增大。2、级联高通、低通(带通、带阻)滤波器实现宽带特性。此类超宽带滤波器同样尺寸比较大，不利于宽带通信系统的小型化应用。3、多模谐振器设计宽带滤波器。2005年L.Zhu等人首次将三模阶梯阻抗谐振器应用在超宽带滤波器设计中，其后，为了改善滤波器的通带选择性、带外抑制特性等，枝节加载多模谐振器、微带/共面波导多模谐振结构被相继的应用在宽带及超宽带滤波器设计中。如专利公开号为CN103855450A的发明专利提出了环形多模谐振器的宽带滤波器实现方法，在滤波器通带频率范围内具有四个谐振模式，通带上下两侧各有一个传输零点保证通带的高选择特性；专利公开号为CN102610877A的发明专利中，学者们提出了基于多加载枝节的五模谐振器，滤波器在通带频率范围内具有五个谐振模式，但是滤波器的通带选择性有待提高。因此，如何实现多模谐振特性以保证具有良好的宽带传输和反射特性，以及具有良好通带选择性的宽带滤波器依然是目前国内外关于宽带滤波器设计和实现的难点及热点。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，本发明通过枝节加载环形谐振器，实现七模谐振特性，极大的提高了多模宽带滤波器的通带传输和反射特性，同时利用环形结构引入传输零点极大改善宽带滤波器的通带选择性。
[0005]为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案:一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板，其特征在于:所述上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络；所述第一馈电网络包括均匀传输线三、均匀传输线四和均匀传输线五，均匀传输线三的一端与第一输入/输出端口相连，另一端分别与均匀传输线四和均匀传输线五相连，均匀传输线四和均匀传输线五平行；
所述第二馈电网络包括均匀传输线六、均匀传输线七和均匀传输线八，均匀传输线六的一端与第二输入/输出端口相连，另一端与均匀传输线七和均匀传输线八相连，均匀传输线七和均匀传输线八平行；
所述七模谐振器包括均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四、均匀传输线十五和均匀传输线十六，所述均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十五、均匀传输线十四依次组成环形结构；均匀传输线十六位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的连接处；均匀传输线九位于第一馈电网络的均匀传输线四和均匀传输线五之间，均匀传输线九的另一端连接均匀传输线十一；均匀传输线十位于第二馈电网络的均匀传输线七和均匀传输线八之间，均匀传输线十的另一端连接均匀传输线十二。
[0006]前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四及均匀传输线十六的长度均为滤波器通带中心频率的四分之一导波波长；均匀传输线十五的长度为滤波器通带中心频率的二分之一导波波长。
[0007]前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述第一输入/输出端口与第二输入/输出端口处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的交点，并平行于均匀传输线十六。
[0008]前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述底层金属地板包括缺陷地单元十七、缺陷地单元十八和金属单元；缺陷地单元十七和缺陷地单元十八是在金属单元上蚀刻形成的空气单元。
[0009]前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述缺陷地单元十七设置在由均匀传输线四、均匀传输线五和均匀传输线九组成的平行三线正下方；所述缺陷地单元十八设置在由均匀传输线七、均匀传输线八和均匀传输线十组成的平行三线正下方。
[0010]前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述均匀传输线十五两端进行切角处理以减小滤波器插入损耗。
[0011]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果:
1、谐振模式易于控制，本发明采用枝节加载环形多模谐振器，可以在宽带通带频率范围内具有七个谐振模式，通带内具有更好的传输和反射特性；
2、高频率选择特性，本发明的七模谐振器中，环形双路径结构可以在通带的上、下两侧各产生一个传输零点，极大的提高了宽带滤波器的通带选择性；
3、易集成，本发明中的宽带滤波器采用平面电路结构，适合与宽带通信系统中的其他器件集成；
4、低成本，该发明所设计的宽带滤波器结构仅由单层介质板外加上下两层金属面构成，因此可以采用传统的PCB加工工艺，板材成本和加工成本低。
【附图说明】
[0012]图1是本发明滤波器的结构示意图； 图2是本发明滤波器的上层微带结构示意图；
图3是本发明滤波器的底层金属地结构示意图；
图4是本发明滤波器的七模谐振器在弱耦合激励时的频率响应曲线示意图；
图5是本发明宽带滤波器在频段0-16GHZ的频率响应曲线示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0014]如图1所示，基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口 1、第二输入/输出端口 2、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；
如图2所示，上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络。
[0015]其中，第一馈电网络由均匀传输线三3、均匀传输线四4和均匀传输线五5组成，均匀传输线三3的一端与第一输入/输出端口 1相连，另一端分别与均匀传输线四4和均匀传输线五5相连，均勾传输线四4和均勾传输线五5平行；
第二馈电网络由均匀传输线六6、均匀传输线七7和均匀传输线八8组成，均匀传输线六6的一端与第二输入/输出端口 2相连，另一端与均匀传输线七7和均匀传输线八8相连，均匀传输线七7和均匀传输线八8平行；
七模谐振器由均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一 11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14、均匀传输线十五15和均匀传输线十六16组成，其中，均匀传输线十一 11、均匀传输线十二 12、均匀传输线十三13、均匀传输线十五15、均匀传输线十四14依次组成环形结构；均匀传输线十五15两端进行切角处理以减小滤波器插入损耗；均勾传输线十六16加载在七模谐振器的对称面上，处于均勾传输线^ 11和均匀传输线十二 12的连接处；均匀传输线九9整个插入第一馈电网络的均匀传输线四4和均匀传输线五5