[发明专利]微带双通带滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微带滤波器领域，具体涉及一种微带双通带滤波器。

背景技术

在科技日新月异发展的今天，微波技术日益成熟，人们越来越依赖于无线通信。微波主要指频率在300MHz到300GHz的电磁波，这些范围的频谱在通信、制导、电子对抗、探测、导航，甚至医疗方面都有广泛应用。滤波器在微波发射和接收器件中都扮演了重要的作用。目前，频率资源越来越短缺，常用的频段更加拥挤，对滤波器的选频性能提出了越来越高的要求。以WIFI应用技术为例，根据IEEE 802.11n标准，其工作频率在2.4-2.4835GHz和5.15-5.85GHz之间，在其工作频率范围内，包含15个非重叠信道。由此可见，更多的无线电收发系统已经需要两个或者更多的工作频带。与此同时，宽带甚至是超宽带滤波器的应用也越来越多，根据FCC规定，超宽带滤波器是指相对带宽超过20％或带宽大于500MHz。微带线是由在介质基片上的单一导体带构成微波传输线。微波低损耗介质材料的发展使微带线得到广泛应用。用这种分布参数元件代替集总参数元件的滤波器具有更加优异的高频性能。近年，结合通信应用的多通带滤波器取得了快速的发展，主要存在有以下几种设计方法：以频率变换为代表的综合法，这种方法理论分析较为复杂，优化过程繁琐；利用多模谐振器的不同谐振频率来实现多通带响应，这种滤波器的结构比较复杂，带宽有限；通过并联两个或多个中心频率不同的带通滤波器来是实现多通带响应，这种方法需要外加匹配电路，而且由于同一滤波器包含两个谐振结构，所以整个滤波器体积较大；也可以利用一个宽带带通滤波器串联一个窄带带阻滤波器的方法来实现双通带响应，但宽带滤波器本身设计就是一个难题，其次串联会带来较大的插入损耗。以往在利用耦合谐振器结构实现单一频带滤波器时，往往遇到高频寄生通带影响滤波器阻带特性的问题。单频带滤波器设计需要考虑的一个重要问题就是如何抑制寄生通带，目前已有大量应用缺陷结构来抑制寄生通带的研究。现有技术在设计滤波器时往往考虑的是如何抑制寄生通带，关于如何利用寄生通带设计双频带滤波器的研究还很匮乏。分析其原因，主要是因为寄生通带内的滤波特性很差，传统耦合结构无法兼顾两个通带滤波特性；其次，基频通带和寄生通带的工作频率存在严格的数学关系，以半波长或全波长谐振器为例，其第一杂散频率为基频二倍，大大限制了其实际应用的范围。

发明内容

针对现有双通带滤波器结构复杂，通常需要两个谐振器来实现双通带响应等问题，提出一种利用一个谐振结构的基频通带和寄生通带设计双通带滤波器的方法。与此同时，针对寄生通带内滤波特性差，单纯通过对滤波器尺寸调节无法兼顾基频和寄生通带滤波特性，以及两个通带中心频率关系无法调节等问题，提供一种新的耦合谐振结构。

本发明解决上述技术问题基本思路：在传统发卡型滤波器基础上构造一种新的耦合结构，包括一块非导体材料电介质基板，两块金属板，和微带线。两块金属板以同一块电介质基板为衬底，分别附着在介质基板的上下表面上。在发卡型谐振器的开口处添加交指型耦合结构，由该耦合结构制作的微带滤波器，可以实现在两个通带内都具有良好的滤波特性，在一定范围内实现对两个通带中心频率之间关系的调节，通过改变耦合结构数量，可以进一步实现对两个通带工作频率在更大范围内的调节。

具体技术方案如下：

一种微带双通带滤波器，包括非导电材料制成的介质基板，以及附着在所述介质基板上、下表面的金属箔层。下表面的金属箔层接地。在上表面的金属箔层上刻蚀出三个发卡型谐振器，所述三个发卡型谐振器从左往右依次排列，所述每个发卡型谐振器的臂长、臂宽和两臂之间的距离都相同；左右两端的发卡型谐振器各带一个抽头，抽头的线宽相同；左右两端的发卡型谐振器的开口方向相同，中间的发卡型谐振器开口方向与左右两端的谐振器相反。在所述发卡型谐振器的开口处刻蚀出偶数个、数量不等的交指型耦合枝节。所述左端、中间的交指型耦合枝节从上到下排序，其中序号为奇数的枝节连接在发卡型谐振器的左臂，序号为偶数的枝节连接在发卡型谐振器的右臂。右端发卡型谐振器开口处的交指型耦合枝节的设置与所述左端发卡型谐振器呈镜像对称。位于同一发卡型谐振器上的交指型耦合枝节的线宽、长度，以及相邻枝节的间距相同。

进一步地，所述发卡型谐振器臂长为10～14mm，臂宽为1～1.5mm，两臂之间距离为4～5mm；所述抽头的线宽为1～1.5mm，抽头距离所述发卡型谐振器底端的距离为3～5mm。

进一步地，交指型耦合枝节的线宽为3～5mm，长度为3～4mm，相邻枝节的间距为0.2～1mm。