一种基于新型王字型多模谐振器的微带超宽带带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于超宽带通信技术领域，具体涉及一种基于新型王字型多模谐振器的微 带超宽带带通滤波器。
【背景技术】
[0002] 在2002年，美国联邦通信委员会（FCC)将3. 1GHz~10. 6GHz之间的频段开放为 通信领域的应用。因为其高传输速率和低传输损耗等优点，超宽带通信受到了广泛的重视 并得到了迅猛的发展。作为超宽带通信系统中的关键器件，超宽带带通滤波器的性能决定 了系统的整体性能。然而，设计小型化、高性能和低成本的滤波器仍是一大挑战。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服现有超宽带带通滤波器的不足，提供了一种微带超宽带 带通滤波器。该滤波器尺寸较小，容易调试，且具有良好的频率性能。
[0004] 典型微带线的结构如图1所示，主要包括三层。第I层是金属上覆层，第II层是 介质基片，第III层是金属下覆层。本发明所述的微带超宽带带通滤波器的结构如图2所 示。为了实现本发明所述的微带超宽带带通滤波器，所采用的技术方案是：在微带线的金属 上覆层（即第I层）刻蚀如图3所示的图案。其特征在于：开路传输线节31和开路传输线 节36分别连接到平行耦合线节32,平行耦合线节32的一端连接开路传输线节33,平行耦 合线节32的另外一端连接平行耦合线节34和平行耦合线节35,构成一个王字型多模谐振 器。输入馈线1通过一个渐变阻抗传输线节11，再由所连接的传输线节15和传输线节16 与这个多模谐振器进行输入能量耦合。输出馈线2通过一个渐变阻抗传输线节21，再由所 连接的传输线节25和传输线节26与这个多模谐振器进行能量耦合。为了改善输入阻抗匹 配，在输入馈线1处连接了一个短路传输线节12 (通过金属化通孔13来实现短路）和一个 开路传输线节14。为了改善输出阻抗匹配，在输出馈线2处连接了一个短路传输线节22(通 过金属化通孔23来实现短路）和一个开路传输线节24。
[0005] 本发明的有益效果是：与现有的滤波器相比，本发明的滤波器所含的王字型谐振 器是一个多模谐振器。所构成的滤波器的带宽可以覆盖超宽带频率范围，具有通带内的回 波损耗较低、通带的频率选择较好、带外抑制好、尺寸小等优点。
【附图说明】
[0006] 图1是本发明用于加工微带滤波器的复合材料层。
[0007] 图2是本发明所述超宽带带通滤波器的结构示意图。
[0008] 图3是本发明所述超宽带带通滤波器的正面视图。
[0009] 图4是本发明所述王字型多模谐振器的结构示意图。
[0010] 图5是本发明所述王字型多模谐振器的说明图。
[0011]图6(a)是本发明所述王字型多模谐振器的奇模等效电路。
[0012] 图6(b)是本发明所述王字型多模谐振器的偶模等效电路。
[0013] 图7是本发明所述王字型多模谐振器的结构尺寸标注。
[0014] 图8是改变王字型多模谐振器的结构参数14对于其谐振特性的影响。
[0015] 图9是本发明所述微带超宽带带通滤波器的结构尺寸标注。
[0016] 图10是针对本发明实施例的S参数仿真和测试结果。
[0017] 图11是针对本发明实施例的群时延仿真和测试结果。
[0018] 附图标记说明：金属上覆层I，介质基片II，金属下覆层III、输入馈线1、渐变阻抗 传输线节11、短路传输线节12 (短路由金属化通孔13来实现）、开路传输线节14、开路传输 线节15、开路传输线节16、开路传输线节31、平行耦合线节32、开路传输线节33、平行耦合 线节34、平行親合线节35、开路传输线节36、开路传输线节26、开路传输线节25、开路传输 线节24、短路传输线节22 (短路由金属化通孔23来实现）、渐变阻抗传输线节21、输出馈线 2〇
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的实施方式不限 于此。实施例的正面如图3所示，在微带的金属上覆层I内包括如下图案：输入馈线1、渐变 阻抗传输线节11、短路传输线节12 (通过金属化通孔13来实现短路）、开路传输线节14、开 路传输线节15、开路传输线节16、开路传输线节31、平行耦合线节32、开路传输线节33、平 行親合线节34、平行親合线节35、开路传输线节36、开路传输线节26、开路传输线节25、开 路传输线节24、短路传输线节22 (通过金属化通孔23来实现短路）、渐变阻抗传输线节21 及输出馈线2。其特征在于：开路传输线节31和开路传输线节36分别连接到平行耦合线 节32,平行耦合线节32的一端连接开路传输线节33,平行耦合线节32的另外一端连接平 行耦合线节34和平行耦合线节35,构成一个多模谐振器，如图4所示。输入馈线1通过一 个渐变阻抗传输线节11，再由所连接的开路传输线节15和开路传输线节16与这个多模谐 振器进行输入能量耦合。输出馈线2通过一个渐变阻抗传输线节21，再由所连接的开路传 输线节25和开路传输线节26与这个多模谐振器进行能量耦合。为了改善输入阻抗匹配， 在输入馈线1处连接了一个短路传输线节12 (通过金属化通孔13来实现短路）和一个开 路传输线节14。为了改善输出阻抗匹配，在输出馈线2处连接了一个短路传输线节22 (通 过金属化通孔23来实现短路）和一个开路传输线节24。
[0020] 为了进一步的证明本发明结构的非显而易见性，下面针对实施例进行深入分析。 本发明所述滤波器基于一个王字型多模谐振器，此多模谐振器的结构如图4所示，开路传 输线节31和开路传输线节36分别连接到平行耦合线节32,平行耦合线节32的一端连接开 路传输线节33,平行耦合线节32的另外一端连接平行耦合线节34和平行耦合线节35,构 成此王字型多模谐振器多模谐振器。如图5所示，该多模谐振器关于中心平面PP'是左右 对称的，故可以采用奇偶模分析方法来分析它的谐振特性。
[0021] 为了简化分析，忽略了边缘寄生电容等非主要效应。同时，由于耦合线的弯折处对 结果影响较小，也进行了忽略。如果在图5的中心平面PP'处放置短路面，则得到多模谐振 器的奇模等效电路，如图6 (a)所示；如果在中心平面PP'处放置开路面，则得到多模谐振器 的偶模等效电路，如图6(b)所示。为下面分析方便，设0 :、02、03、04、05和0 6分别是 图5中所示各个传输线节的电长度。另外，设Yi是电长度为0 i的传输线节的特征导纳；Y2c] 和￥&是电长度为0 2的平行耦合线节的奇模和偶模特征导纳；Y3c]和Y&是电长度为0 3的 平行耦合线节的奇模和偶模特征导纳；Y4是电长度为0 4的传输线节的特征导纳；Y5c]和Y& 是电长度为9 5的平行耦合线节的奇模和偶模特征导纳；Y6是电长度为0 6的传输线节的特 征导纳; Yinol、Yino2、Yino3、Yino4 和Y inc]是图6 (a)中所示的各个位置处的输入导纳；Y inel > Yine2 > Y_3、Y1M4和是图6(b)中所示的各个位置处的输入导纳。由图6(a)所示的奇模等效电 路，可以得到从左端看入奇模等效电路的奇模输入导纳￥_为
[0030] 让Yinc]= 0即可确