[实用新型]一种基于双平面缺陷结构的小型化宽阻带低通滤波器

说明书

技术领域

本实用新型属于微波通信技术领域，尤其涉及一种基于双平面缺陷结构的小型化宽阻带低通滤波器，可用于抑制无线通信系统中的谐波和杂波干扰信号。

背景技术

低通滤波器经常被用于抑制无线通信系统中的谐波和寄生干扰信号。在许多微波应用中，对紧凑尺寸和宽阻带的低通滤波器有着迫切的需求。小型化是电子设备的重要要求，特别是针对手持式无线设备，当利用单片集成电路将放大器、混频器和调制器等集成到一块芯片上达到电路体积的缩减后，就需要实现滤波器的尺寸减小。宽阻带可以在大的频率范围内抑制干扰信号，如果采用多个级联器件来达到相同的干扰信号抑制，会造成设备尺寸的增加和成本的上升。

缺陷地结构(Defected Ground Structure, DGS)是在平面传输线的接地板上蚀刻出一定形状的缺陷图案，其最大的优势是具有显著的阻带和慢波效应特性，这是由于接地板上的缺陷干扰了电流分布，导致了传输线等效电感和电容的变化。由于每个DGS单元可以产生一个传输零点，通过级联不同长度的多个DGS单元即可实现宽的阻带。DGS的形状在很大程度上决定着器件的频率响应，为此，人们相继开发了多种形状的DGS单元，如互补型开口环、分形结构等。为了获得好的阻带性能，往往需要级联很多个结构单元，随之会造成物理尺寸的增加和通带性能的恶化。

作为缺陷地结构的延伸，近几年发展的缺陷微带结构(Defected Microstrip Structure, DMS)是在微带导带上蚀刻出均匀或者非均匀狭缝，同样具有显著的阻带和慢波效应，并且具有更少的电磁干扰地面噪声，可以为高性能器件的实现提供新的自由度。利用双平面的缺陷结构布局将为器件尺寸的缩减提供一个很好的手段。经过对现有技术的文献检索发现，利用双平面缺陷实现高性能小型化器件的报道较少。例如，2012年3月Zhu Haoran等人在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters，11卷发表了 Miniaturized Tapered EBG Structure with Wide Stopband and Flat Passband（具有宽阻带和平坦通带的小型化渐变EBG结构），该论文提出了利用双平面渐变的EBG结构来实现宽阻带和平坦的通带，并且引入了额外的脊线和开路枝节来进一步增加阻带带宽，但是具有更宽阻带带宽和更紧凑尺寸的低通滤波器仍需要进一步研究。

发明内容

针对低通滤波器现有实现技术中存在的不足，本实用新型提出了一种基于双平面缺陷结构的小型化宽阻带低通滤波器，以解决现有的低通滤波器尺寸较大和阻带较窄等问题。

一种基于双平面缺陷结构的小型化宽阻带低通滤波器，该滤波器包括介质板、正面部分、反面部分、导带、接地板、输入端口和输出端口，所述的导带横向设置在介质板的正面，导带的两端分别与所述的输入端口和输出端口相连接，所述的接地板设置在介质板反面；所述的正面部分包括设置在介质板上方的第一互补型矩形开口缺陷微带结构、第二互补型矩形开口缺陷微带结构、第三互补型矩形开口缺陷微带结构和第四互补型矩形开口缺陷微带结构，四个互补型矩形开口缺陷微带结构在导带的横向上依次设置，每个互补型矩形开口缺陷微带结构由两个开口方向相反的内侧环型缝隙和外侧环型缝隙构成，内侧环型缝隙和外侧环型缝隙同心均由导带蚀刻形成；所述的反面部分包括第一四U型缺陷地结构、第二四U型缺陷地结构、第三四U型缺陷地结构和第四四U型缺陷地结构，四个四U型缺陷地结构在接地板横向上依次设置，每个四U型缺陷地结构由四个U型缝隙嵌合在一起构成，四个U型缝隙均由接地板蚀刻形成，四个U型缝隙的终端对齐。

作为优选，所述的第一互补型矩形开口缺陷微带结构、第二互补型矩形开口缺陷微带结构、第三互补型矩形开口缺陷微带结构和第四互补型矩形开口缺陷微带结构除环型缝隙的长度不相等以外，其它尺寸均相同。

作为最优选，所述的内侧环型缝隙和外侧环型缝隙的宽度分别为2.4mm 和3.6mm，开口的长度为0.6mm，内外侧环型缝隙的间距是0.3mm。

作为最优选，所述的外侧环型缝隙的长度分别为16.0mm、14.6mm、13.3mm和12.1mm，第一互补型矩形开口缺陷微带结构、第二互补型矩形开口缺陷微带结构、第三互补型矩形开口缺陷微带结构和第四互补型矩形开口缺陷微带结构之间的间距均为3.5mm。

作为优选，所述的第一四U型缺陷地结构、第二四U型缺陷地结构、第三四U型缺陷地结构和第四四U型缺陷地结构的U型缝隙的宽度相同，从外侧到内侧每个U型缝隙的横向长度和纵向长度不同。