基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器。所述滤波器由两全通耦合单元和两条传输阻抗线组成，保证了滤波器结构的紧凑性；这种双线传输路径设计结构，能够让双频带阻滤波器的每个阻带内，都有两个传输零点，提高了阻带的性能；另外，信号输入端口和信号输出端口分别设置在主滤波器的左侧和右侧，在与全通耦合线连接处加入了阶梯阻抗谐振的因素，提高了抑制阻带性能。本发明专利技术提供了一种新型双频带阻滤波器拓扑结构，该结构较为紧凑，实现了小型化的要求，且性能优于其他结构的双频带阻滤波器。

Four-transmission Zero Dual-band Band-stop Filter Based on All-pass Coupled Line

【技术实现步骤摘要】
基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器
：本专利技术涉及到微波通信领域，是一种结构紧凑、制作简单，并可用于微波电路进行滤波的基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器。
技术介绍
：近几十年来，无线通信技术迅速发展，让各行各业发生的巨大的改变，无线终端的存在让万物互联变成了一种可能。现如今已经是完全4G时代，5G的试点已经建成并调试使用。我们处在一个互联网的时代，物联网时代，大数据的时代，然而数据的传输必须依靠性能优秀、可靠、稳定的通信系统。在这种大环境下，我们对频谱资源产生了更大需求，然而我们的频谱资源是固定的有限的，为了频谱资源的最大化利用，对滤波器提出了更高的要求。滤波器的性能对整个无线系统的性能起着关键的作用，现代通信系统中对各种类型的滤波器都有需求和应用，它们有的是让特定频率范围的信号通过，而有的则是禁止特定频率的杂散信号通过。带阻滤波器和带通滤波器都能够用来抑制某些频率的杂散信号，要消除某一的较强的干扰信号，更适合用带阻滤波器。同时带阻滤波器也可与其他的滤波器串接以提供复杂的衰减特性。无源滤波器无论是在易于集成方面，还是抗噪声干扰和传输增益方面，都具有很大的优势，所以，这导致了更多的专家们对无源滤波器进行研究。双频带阻滤波器能够在单只滤波器上满足双边带频谱抑制的需求，双频带逐渐成为很多专家和学者的研究重点。为了获得低损耗的通带和双边带阻带，更多的使用双频带阻滤波器(DBRF)。双频带阻滤波器(DBRF)能够在单只滤波器上实现双边带抑制，很大程度上减小了设备的尺寸。虽然DBRF只能有限的抑制带宽，但通带中的传输损耗可能低于具有相同谐振器数和相同频率选择性的带通滤波器。理想的双频带阻滤波器应该是这样一种二端口网络：在通带范围内它能使信号完全传输，而在阻带范围内他使信号完全不能传输。其中由于双频带阻滤波器的主要作用是抑制通带两边的杂散信号和某些特定干扰信号，因此可以用来抑制某一特定干扰，或者是用来抑制通带两边的杂散信号，是常用的选频元件。所以对于双频带阻滤波器在系统中的应用，人们总是想能够在阻带内有多的传输零点，阻带内有更大的衰减，而在两个阻带中间的通带有尽可能低的插入损耗。而在系统的设计时，通常要求微波滤波器的尺寸尽可能小，研发周期尽可能短，价格成本尽可能低等。高性能、低损耗和小型化成为了现阶段滤波器研究的重点，也是滤波器发展的必然趋势。从实用的角度出发，对所有手持式电子设备，如便携移动电话等，微型化是一个重要的研究课题。在射频以及微波电路中，被普遍采用的是平面结构滤波器，平面结构的滤波器具有较多的优势，体积小，质量轻，成本低，具有良好的兼容性。平面结构的滤波器主要分为以下几类：微带型，带状线型，共面波导型等类型。而其中微带型是最常见的也是应用最广泛的。这种类型的滤波器是在介质基板上印刷微带线而形成的，成本比较低，且设计灵活。通过使用不同介质参数的基板，不同的微带结构，微带滤波器能够适用的频段非常宽广，这也是被大量使用的一个重要原因。在微带滤波器中，电路整体共用介质板的一面作为地，在另一面印刷微带线，形成电路的图形走势，因此比较容易加工成小型化的，多样化的，性能优越的滤波器。微波滤波器小型化通常采用的几种方法：1、采用高介电常数材料减小滤波器的尺寸。2、采用多层技术减小滤波器的体积。3、使用耦合结构减小滤波器体积。4、采用对称结构设计滤波器等。由于微带谐振器易于和其它微波电路集成的优点，成为目前开发微波元器件的热点。从现有文献来看，已经研究的双频带阻滤波器主要包括：组合单频带实现多频带带阻滤波器；使用多模谐振器来设计双频滤波器；使用耦合线设计双频带阻滤波器；利用缺陷结构来设计双频带阻滤波器等。
技术实现思路
为了满足微波技术发展的需求，本专利技术的主要目的是，提供了一种基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器。本专利技术提供一种基于全通耦合线的双频带阻滤波器。通过理论分析，证明了在每个阻带内有两个传输零点。同时，使用了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。商用的高频电磁仿真软件有多种，我采用的是HFSS对提出的低通滤波器结构进行优化。再将优化的结构制成样品，对样品测试，用实验的方法来证实该滤波器拓扑结构。本专利技术是一种全通耦合结构的双频带阻滤波器。采用介电常数εr＝2.65，介质厚度h＝1mm的材质进行仿真优化。本专利技术新型结构的实际尺寸为11.78mm*30mm，其中馈线宽度为2.8mm。所述基于全通耦合结构得双频带阻滤波器，有一对输入信号端口和输出信号端口，分别设置在所述滤波器结构的左侧和右侧，馈线宽度为2.8mm。所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器的外形由两个全通耦合线，两个阶梯谐振结构和两条微带传输线组成，其中全通耦合线的长度为22.9mm，耦合间隙0.163mm，宽度0.294mm，保证了滤波器结构的紧凑性。这是滤波器的主体，相应尺寸是经过优化得来的。所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器第一路径有一条阻抗传输线构成，第二条路径有两条全通耦合线和一条阻抗传输线组成。所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器，在输入和输出端口处增加了阶梯谐振结构，其中馈线与两条路径相连接的阶梯谐振结构的垂直的长度为4mm，宽度为0.506mm，优化了滤波器特性曲线的快速下降，实现了阻带内有更好的抑制，使其性能更优。在本专利技术的具体实施例子中，所述全通耦合线结构、微带阻抗传输线和馈线材质均为铜箔。从现有文献来看，已经研究的双频带阻滤波器主要包括：组合单频带实现多频带带阻滤波器；使用多模谐振器来设计双频滤波器；使用耦合线设计双频带阻滤波器；利用缺陷结构来设计双频带阻滤波器等。本专利技术的具体技术方案如下：一种基全通耦合线的双频带阻滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括两全通耦合线、两个微带传输阻抗线、两个阶梯阻抗谐振结构、馈线，其特征在于：所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器为左右对称结构；整个结构分为上下两条传输路径，第一条路径由一条微带传输线水平置于滤波器的顶端，两端接在左右两边的阶梯谐振结构的顶端；第二条路径，由一对全通耦合结构中间接微带传输阻抗线组成，耦合线的另外两个端口接阶梯谐振结构的底端。在左右两边的阶梯阻抗谐振结构另一端设置馈线，作为输入、输出端口。本专利技术的基于全通耦合结构的双频四零点的带阻滤波器，具体尺寸如下：所述的基于全通耦合线的双频带阻滤波器，其特征在于：两个所述一对对称的输入、输出端口馈线宽度为2.8mm，馈线长1.35mm，位置在距离阶梯阻抗上端0.4mm，下端0.8mm；所述全通耦合线的垂直高度为22.9mm，传输线宽为0.2935mm，耦合间隙为0.163mm。连接两个耦合线的微带传输阻抗线宽为0.2mm，水平长度为7.54mm。顶端一条传输路径的微带传输线宽为0.215mm，长为8.45mm。左右两边的阶梯谐振结构左右宽度为0.506mm，垂直高度为4.0mm。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术提供了一种新型双频带阻滤波器结构，即基于全通耦合结构的双频带阻滤波器。将所设计的拓扑结构加工成实物并对其进行测量，结果表明，测试结果与仿真结果相一致。该滤波器以-10dB衰减形成了阻带中心频率分别为1.63GHz、3.345GHz，对比其他的双频带阻滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括两全通耦合线、两个微带传输阻抗线、馈线，其特征在于：所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器为左右对称结构；整个结构分为上下两条传输路径，第一条路径由一条微带传输线水平置于结构的上方，微带传输线宽为0.215mm长为8.45mm，两端分别接输入输出馈线的上端；第二条路径，一对全通耦合结构垂直高度为22.9mm，传输线宽为0.2935，mm，耦合间隙为0.163mm，中间接微带传输阻抗线宽为0.2mm，水平长度为7.54mm组成，路径两端分别接输入输出馈线的下端；在左右两边两个馈线宽度为2.8mm，馈线长1.35mm，作为输入、输出端口。

【技术特征摘要】
1.一种基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器，微带基片的介电常数为2.65,介质厚度为1mm，包括两全通耦合线、两个微带传输阻抗线、馈线，其特征在于：所述基于全通耦合线的双频带阻滤波器为左右对称结构；整个结构分为上下两条传输路径，第一条路径由一条微带传输线水平置于结构的上方，微带传输线宽为0.215mm长为8.45mm，两端分别接输入输出馈线的上端；第二条路径，一对全通耦合结构垂直高度为22.9mm，传输线宽为0.2935，mm，耦合间隙为0.163mm，中间接微带传输阻抗线宽为0.2mm，水平长度为7.54mm组成，路径两端分别接输入输出馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：于东东，张友俊，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31