一种基于t型枝节加载半波长谐振器的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Τ型枝节加载半波长谐振器 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，提供了一种基于T型枝 节加载半波长谐振器的微带超宽带带通滤波器。该滤波器具有良好的频率选择性且尺寸较 小。
[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39构成一个半波长谐振器，在其中间加载了一个终端开路T型结构32 ;终端开路T型结 构32与两端短路的传输线节33进行耦合，短路通过金属化通孔34和金属化通孔35来实 现；同时，在半波长谐振器的中间加载了一个终端短路T型结构36,短路通过金属化通孔37 和金属化通孔38来实现；它们构成一个多模谐振器，称之为T型枝节加载半波长谐振器。 输入馈线1通过一个渐变阻抗传输线节11，再由所连接的开路传输线节12和开路传输线节 13与这个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22和开路传输线节23与这个谐振器进行能量耦合。为了改善频率选择 性，在渐变阻抗传输线节11处连接了一个开路四分之一波长传输线节14,在渐变阻抗传输 线节21处连接了一个开路四分之一波长传输线节24。
[0005] 本发明的有益效果是：本发明的滤波器所含的基于T型枝节加载半波长谐振器是 一个多模谐振器。与现有的滤波器相比，本发明的滤波器的通带具有优异的频率选择性，且 具有带外抑制好、尺寸小等优点。
【附图说明】
[0006] 图1是本发明用于加工滤波器的微带结构。
[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是本发明所述的T型枝节加载半波长谐振器的结构示意图。
[0010] 图5(a)是本发明所述的T型枝节加载半波长谐振器的偶模等效电路。
[0011] 图5(b)是本发明所述的Τ型枝节加载半波长谐振器的奇模等效电路。
[0012] 图6是本发明所述的Τ型枝节加载半波长谐振器的结构尺寸标注。
[0013] 图7是改变Τ型枝节加载半波长谐振器的结构参数14对于其谐振特性的影响。
[0014] 图8是改变Τ型枝节加载半波长谐振器的结构参数1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是改变图9所示滤波器的结构参数1。对于滤波器通带频率选择性的影响。
[0017] 图11是本发明实施例的实物图。
[0018] 图12是针对本发明实施例的S参数仿真和测试结果。
[0019] 图13是针对本发明实施例的群时延仿真和测试结果。
[0020] 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、开路传输线节12、开路传输线节13、开路四分之一波长传输线节14、开路传输 线节31、终端开路Τ型结构32、两端短路的传输线节33、金属化通孔34、金属化通孔35、终 端短路Τ型结构36、金属化通孔37、金属化通孔38、开路传输线节39、开路四分之一波长传 输线节24、开路传输线节23、开路传输线节22、渐变阻抗传输线节21和输出馈线2。
【具体实施方式】
[0021] 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、开路传输线节12、开路传输线节13、开路四分之一波长传输线节14、开 路传输线节31、终端开路的Τ型结构32、终端短路的传输线节33、金属化通孔34、金属化通 孔35、终端短路的Τ型结构36、金属化通孔37、金属化通孔38、开路传输线节39、开路四分 之一波长传输线节24、开路传输线节23、开路传输线节22、渐变阻抗传输线节21和输出馈 线2。其特征在于：开路传输线节31和开路传输线节39构成一个半波长谐振器，在其中间 加载了一个终端开路的Τ型结构32 ;终端开路的Τ型结构32与两端短路的传输线节33进 行耦合，短路通过金属化通孔34和金属化通孔35来实现；同时，在半波长谐振器的中间加 载了一个终端短路的Τ型结构36,短路通过金属化通孔37和金属化通孔38来实现；它们构 成本发明所述的Τ型枝节加载半波长谐振器。输入馈线1通过一个渐变阻抗传输线节11， 再由所连接的开路传输线节12和开路传输线节13与这个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22和开路传输线节23 与这个谐振器进行能量耦合。为了改善频率选择性，在渐变阻抗传输线节11处连接了一个 开路四分之一波长传输线节14,在渐变阻抗传输线节21处连接了一个开路四分之一波长 传输线节24。
[0022] 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Τ型枝节加载半波长谐振器，此谐振器的结构如图4所示，其特征在 于：开路传输线节31和开路传输线节39构成一个半波长谐振器，在其中间加载了一个终端 开路的Τ型结构32 ;终端开路的Τ型结构32与两端短路的传输线节33进行耦合，短路通 过金属化通孔34和金属化通孔35来实现；同时，在半波长谐振器的中间加载了一个终端短 路的Τ型结构36,短路通过金属化通孔37和金属化通孔38来实现。由于这个谐振器的结 构是关于中心平面呈左右对称的，故可以采用奇偶模分析方法来分析它的谐振特性。
[0023] 在偶模激励下，该谐振器的偶模等效电路如图5 (a)所示，设I和Y%是电长度为 Θ的平行耦合线节的偶模导纳和奇模导纳，t是电长度为Θi的传输线节的特征导纳，￥2是 电长度为θ2的传输线节的特征导纳，Y3是电长度为Θ3的传输线节的特征导纳，γ4是电长 度为Θ4的传输线节的特征导纳。Yin、Yinl、Yin2、Yin3、YinJPΥ_是如图所示的各个位置对应 的输入导纳。由传输线理论，可以依次导出这些输入导纳的表达式。例如
[0024] γιη= γη+^Υ12+^Υ13 (1)
[0025]其中，Vk2、Υη、Υ12、Υ13和Υ14分别定义为：
[0031] 然后，依次导出Υιη1、Υιη3、Υιη2和Υιη4，如下所示。 LWUU」丄in4丄inl.iin2 \丄。7
[0036] 最终，可以导出偶模等效电路的偶模输入导纳为
[0037]
[0038] 令Yine= 0,即可确定偶模谐振特性。
[0039] 在奇模激励下，该谐振器的奇模等效电路如图5 (b)所示。奇模等效电路的偶模输 入导纳Υιη。为
[0040] Yino= -jY4cotθ4 (12)
[0041] 令Υ1Μ= 0,即可确定奇模谐振特性。
[0042] 为了结合实例深入了解该谐振器的谐振特性，采用基片RogersRT/duroid 5880 (相对介电常数为2. 2,基片厚度为0. 508mm)设计了一个实例，如图6所示，结构参数 取为：1 = 3. 00, 1^= 2. 00, 1 2= 3. 00, 1 3= 2. 32, 1 4= 8. 20,w=w。=w3= 0· 12,w!=w2 =〇. 30和r= 〇. 20。对此谐振器实例进行本征模式仿真，并与前面的奇偶模分析结果进行 对比，谐振器的几个主要谐振频率的仿真值与计算值列于下表，两者吻合很好。从中可以看 至IJ，此谐振器有三个谐振频率，其中两个为偶模频率，以U和f\2来表示；还有一个为奇模 频率，以U来表示。因此，本发明所述的T型枝节加载半波长谐振器是一个具有三个主要 谐振模式的多模谐振器。
[0043]
[0044] 为了进一步了解本发明所述的谐振器的结构参数与其谐振频率之间的关系，对一 些关键结构参数选择了不同的值进行了电磁仿真。图7描述了长度14对谐振器的谐振特 性的影响。当长度1/变长时，fd略