[发明专利]一种宽频带抑制的合成植入滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及雷达的宽频带信号抑制和射频模块滤波的技术领域，尤其涉及一种宽频带抑制的合成植入滤波器的技术领域。

背景技术

均匀阻抗谐振器具有较好的频谱特性，而阶梯阻抗谐振器和环形谐振器设计方法也非常成熟稳定，这些滤波器在各种雷达、无线通信和测绘等领域应用广泛。为了达到多频带或者宽频带的滤波或者频带抑制，通常采用级联或者耦合的方法来设计滤波器。这些设计方法可以取得较好的设计结果，方法也相对简单。其存在的问题在于滤波器尺寸过大，而多级级联或满足耦合需要的大尺寸造成插入损耗和噪声系数的增大（恶化）。同时，在不同的应用系统中，这些设计往往还要有相对应的匹配电路，进一步增加了电路的尺寸，同时增加了设计成本。

发明内容

本发明公开了一种宽频带抑制的合成植入滤波器，解决了电路匹配和植入问题，提高了谐波抑制效果，保证了本振输出信号的纯净，即降低了噪声，同时也可以降低成本，缩小电路尺寸。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种宽频带抑制的合成植入滤波器，包括均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器、环形谐振器，所述均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器经弯曲变形嵌套在环形谐振器中，均匀阻抗谐振器位于阶梯阻抗谐振器、环形谐振器之间，所述阶梯阻抗谐振器等分为六个单元，每个单元电长度为θ，根据不同的阻抗值，将六个单元分为三组Z1、Z2、Z3，电长度为2θ的Z1位于阶梯阻抗谐振器中间，两段电长度均为θ的Z3分别位于阶梯阻抗谐振器的两端，两段电长度均为θ的Z2分别位于Z3与Z1之间，所述环形谐振器上带有四个负载残端，四个负载残端均匀分布在环形谐振器上。

所述均匀阻抗谐振器以中心频率为谐振频率，电长度为二分之一导波波长，阻抗大小为特征阻抗50Ω。

所述阶梯阻抗谐振器的电长度为二分之一导波波长，阻抗大小为特征阻抗50Ω，所述阶梯阻抗谐振器的Z2与Z1、Z3有相同的基频，在上频段（大于中心频率）的谐波或杂散信号与均匀谐振器的谐波或杂散信号等幅反相。

所述环形谐振器的电长度为二分之一导波波长，四个负载残端均匀分布在环形谐振器上，每两个相邻的负载残端之间的圆弧长度是环形谐振器周长的四分之一。

所述环形谐振器对下频段（小于中心频率）谐波的抑制通过负载残端实现，四个负载残端只会影响环形谐振器偶模的谐振频率，负载残端的电长度与环形谐振器的周长成一定比例的时候，下频段就会生成一个可控的谐振信号，不同的比例条件下，产生的信号与中心频率之间的距离正相关且可控。

本发明的工作原理是通过均匀阻抗谐振器、阶梯阻抗谐振器在频谱上的同幅反相叠加来达到对于上频段（大于中心频率）的频率抑制，保证了本振在多次倍频程位置的谐波信号可以得到很好的抑制；带负载残端的环形谐振器具有简并模的功能，保证了滤波器在下频段（小于中心频率）的信号抑制，将下频段的信号抑制频率范围向高频段扩展，保证本振输出信号的纯净，即降低了噪声。

本发明的一种宽频带抑制的合成植入滤波器，解决了电路匹配和植入问题，具有即插即用的功能，提高了谐波抑制效果，保证了本振输出信号的纯净（即降低了噪声），同时简化了设计流程，降低了成本，缩小了电路尺寸，具有很好的移植性。

附图说明

图1为本发明中阶梯阻抗谐振器的原理示意图，

图2为本发明的结构示意图。

其中：1、均匀阻抗谐振器2、阶梯阻抗谐振器3、环形谐振器4、负载残端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：本实施例是针对中心频率为8300MHz的雷达本振模块的输出信号进行的滤波器设计，以微带线的形式来实现，其物理参数是基于介电常数为2.65、厚度为0.93mm的聚四氟乙烯板，厚度0.035mm的铜箔进行设计的。

如图1所示，一种宽频带抑制的合成植入滤波器，包括均匀阻抗谐振器1、阶梯阻抗谐振器2、环形谐振器3，所述均匀阻抗谐振器1、阶梯阻抗谐振器2经弯曲变形嵌套在环形谐振器3中，均匀阻抗谐振器1位于阶梯阻抗谐振器2、环形谐振器3之间。

本发明中，均匀阻抗谐振器1和阶梯阻抗谐振器2的电长度都是二分之一导波波长（），根据特征阻抗计算公式和电长度与物理长度的转换公式来进行均匀阻抗谐振器1和阶梯阻抗谐振器2物理参数的设计，特征阻抗Z_o的计算公式：

其中W是宽度，d是介质厚度，ε_e是有效介电常数。