[发明专利]一种中心加载折叠枝节多模谐振器结构的新型超宽带（UWB）滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及到微波通信领域，具体是涉及一种新型超宽带(UWB)滤波器。 

背景技术

超宽带(UWB)技术具有频带宽、功耗低、传输速度快、隐蔽性好以及多径分辨能力强、系统容量大和高精度的距离分辨力等优点，在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像和武器控制等众多领域有着广阔的应用前景，使得超宽带（UWB）技术受到了广泛的关注。就频带范围而言，超宽带不同于传统的窄带和宽带，它的频率范围为相对带宽大于25%，而传统的窄带为相对带宽小于1%，相对带宽在1%～25%之间的则称为宽带。不过美国FCC对超宽带系统重新作了定义，将其修改为相对带宽大于20%或者-10dB处的总频带宽度大于500MHz的系统。此外，FCC还对UWB通信系统进行了分类以及详细的发射功率限制。 

根据FCC的要求UWB通信系统主要分为以下几类：(1)成像系统(Imaging Systems)，包括地面穿透雷达系统、墙壁成像系统、墙壁穿透成像系统、监视系统以及医疗成像系统；(2)车载雷达系统(Vehicular Radar Systems)；(3)室内超宽带系统(Indoor UWB Systems)；(4)手持式超宽带系统(Hand held UWB Systems)。按照FCC的规定，3.1GHz～10.6GHz为Indoor UWB系统和Hand held UWB系统使用的频带范围，而22GHz至29GHz之间的7GHz的频带为车载雷达系统的工作频带。 

目前，学术界和工业界普遍比较关注的是3.1GHz～10.6GHz的Indoor UWB系统在商业上的应用价值。本项目研究的超宽带滤波器通带就集中在这一频段。 

作为通信系统中不可或缺的器件之一，滤波器是无线电技术中许多设计问题的关键。滤波器既可用来限定大功率发射机在规定的频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。因此，微波滤波器是雷达系统、通信系统、测量系统等系统中最常见的元器件之一，其性能的优劣往往直接影响到整个通信系统的质量。同时微波滤波器也是最为重要、技术含量最高的微波无源器件。它的性能好坏对于系统的整体性能起着非常重要的作用。 

目前设计超宽带滤波器的主要方法有：（1）多模谐振器结构（2）奇偶模谐振器（3）开口环谐振器；小型化、低插入损耗和高带外抑制是超宽带带通滤波器设计所关注的重点。基于奇偶模谐振器和开口环谐振器设计的超宽带滤波器，其带外抑制的表现较差；而基于多模谐振器结构的超宽带滤波器，其尺寸小，过渡带窄，插入损耗小，通带效果好，能很好的满足要求；因此本发明是采用多模谐振器结构设计的一种性能良好的超宽带滤波器。 

发明内容：

本发明的主要目的是，提供一种新型拓扑结构的贴片型超宽带滤波器。 

本发明提出一种新型超宽带滤波器的拓扑结构。由于对于实际情况，很难或 无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，而只能采用数值方法来证明。学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。 

我们采用HFSS13.0对提出的拓扑结构进行优化，将优化的结构制成样品，对样品进行测试，用实验的方法来证实该滤波器的拓扑结构。 

本发明一种中心加载折叠枝节多模谐振器结构的新型超宽带（UWB）滤波器采用介电常数ε_r=2.65，介质厚度h=1mm的材质进行仿真优化。整个滤波器的面积大约为25.6mm×11.5mm，各参数尺寸大小（单位/mm）为：w₀=2.8,a₁=5，l₁=15，l₂=7.2，w₁=0.2，w₂=1，w₃=0.2，d₁=0.1，d₂=0.5，l₃=9.7，a₂=0.6，a₃=1，w₄=0.2。 

滤波器的各尺寸具体说明如下： 

1.一个对称的中心加载折叠枝节多模谐振器结构，其中与输入、输出端口进行耦合的耦合线长度为15mm，宽度为0.2mm，中心加载的折叠多模谐振器由长为9.7mm，宽为0.2mm的枝节和以0.6mm、1mm折叠的宽为0.2mm的折叠枝节构成； 

2.一对对称的输入、输出端口，宽为2.8mm,馈线长度为5mm，与折叠多模谐振器耦合的耦合线长度为7.2mm，宽度为1mm；