发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足,提出一种基于缺陷地面结构DGS方环谐振器的微带双模带通滤波器,以灵活控制带外传输零点的个数和位置,实现对称或不对称的高抑制带通频率响应,增强外部耦合,扩展带宽。
为实现上述目的,本发明提出如下三种技术方案:
技术方案1:
一种基于DGS方环谐振器的微带双模带通滤波器,包括一对输入输出“T”形馈线,微带介质基板和方环双模谐振器,其特征在于,在微带介质基板下方的金属接地板上刻蚀有方环,该方环的四条边中部各刻蚀一个方形阶梯阻抗枝节,方环的四个角内各刻蚀一个方形贴片,形成方形贴片加载的DGS方环双模谐振器;一对输入输出“T”形馈线相互垂直放置在微带介质基板上方,平行伸入到所述DGS方环双模谐振器的内部进行馈电。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,方环的周长其中,λg为介质波导波长,c为真空中的光速,εe为该缝隙微带线的有效介电常数,f0为方环谐振频率,L1为方环的边长;方环的宽度w1满足0.2mm-L1/10。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,方形阶梯阻抗枝节由宽度为w2、长度为L2的条形枝节和宽度为w5、长度为L5的方形贴片级联组成,总长度L2+L5满足0<(L2+L5)<(L1/2-w1-w5);宽度满足0<w2<w5<L1/3。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,四个方形贴片大小不同,且距离输入输出“T”形馈线最远处的方形贴片是边长为p的微扰贴片,其余三个是边长为r的参考贴片,满足0<r<(L1/2-w1-w5),0<p<(L1/2-w1-w5),p≠r。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,一对输入输出“T”形馈线由两条垂直的微带线构成,一条是端口连接馈线,宽度为w50Ω-6w1;另一条是与方环平行的耦合馈线,长度L3满足6w1<L3<L1,宽度w3满足0<w3<5w1,其中w50Ω为50欧姆微带线宽度,w1为方环的宽度。
技术方案2:
一种基于DGS方环谐振器的微带双模带通滤波器,包括一对输入输出“T”形馈线,微带介质基板和方环双模谐振器,其特征在于,在微带介质基板下方的金属接地板上刻蚀有方环,该方环的四条边中部各刻蚀一个三角形阶梯阻抗枝节,方环的四个角内各刻蚀一个三角形贴片,形成三角形贴片加载的DGS方环双模谐振器;一对输入输出“T”形馈线相互垂直放置在微带介质基板上方,平行伸入到所述DGS方环双模谐振器的内部进行馈电。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,三角形阶梯阻抗枝节由一个宽度为w2、长度为L2的条形枝节和底边长为L6、高度为h6的三角形贴片级联而成,总长度L2+h6满足0<(L2+h6)<(L1/2-w1-L6),宽度满足0<w2<L6<L1/2,其中L1为方环的边长,w1为方环的宽度;四个三角形贴片大小不同,且距离输入输出“T”形馈线最远处的方形贴片是边长为p的微扰贴片,其余三个是边长为r的参考贴片,满足0<r<(L1/2-w1-L6),0<p<(L1/2-w1-L6),p≠r。
技术方案3:
一种基于DGS方环谐振器的微带双模带通滤波器,包括一对输入输出“T”形馈线,微带介质基板和方环双模谐振器,其特征在于,在微带介质基板下方的金属接地板上刻蚀有方环,该方环的四条边中部各刻蚀一个扇形阶梯阻抗枝节,方环的四个角内各刻蚀一个扇形贴片,形成扇形贴片加载的DGS方环双模谐振器;一对输入输出“T”形馈线相互垂直放置在微带介质基板上方,平行伸入到所述DGS方环双模谐振器的内部进行馈电。
所述的微带双模带通滤波器,其特征在于,扇形阶梯阻抗枝节由一个宽度为w2、长度为L2的条形枝节和一个直径为d1的扇形贴片级联而成,总长度L2+d1/2满足0<(L2+d1/2)<(L1/2-w1-d1),宽度满足0<w2<d1<L1/2,其中L1为方环的边长,w1为方环的宽度;四个扇形贴片大小不同,且距离输入输出“T”形馈线最远处的方形贴片是边长为p的微扰贴片,其余三个是边长为r的参考贴片,满足0<r<(L1/2-w1-d1),0<p<(L1/2-w1-d1),p≠r。
本发明具有以下技术优点:
1.本发明由于在微带金属接地板上刻蚀方环,在方环的四条边中部各刻蚀一个阶梯阻抗枝节,可降低谐振频率,减小滤波器尺寸,并使谐波得到抑制,增加阻带带宽。
2.本发明由于在方环的四个角内各刻蚀一个贴片,包括三个参考贴片和一个大小不同的微扰贴片,实现两种简并模式的分裂和耦合,并可通过调整微扰贴片和参考贴片的尺寸大小,控制滤波器带外传输零点的个数。
3.本发明由于将输入输出“T”形馈线平行伸入到DGS方环谐振器内部上方,调节馈线的长度、宽度以及与方环的相对距离,可以获得较强的外部耦合,扩展带宽。
4.本发明通过调整两条输入输出“T”形馈线的相对位置,可以控制源和负载的耦合强度,即在相互靠近时,传输零点移到通带右侧,实现不对称的单边高抑制滤波器频率响应,在相互远离时,传输零点位于通带两侧,实现对称的双边抑制滤波器频率响应。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:
实施例1
参照图1和图4,本发明主要由一对输入输出“T”形馈线11、微带介质基板12和DGS方环谐振器18组成。其中:
微带介质基板12,采用介电常数为9.6,板厚为0.8mm的双面覆铜介质基板。
DGS方环谐振器18,刻蚀在微带介质基板12下方的金属接地板13上,由方环14、四个方形阶梯阻抗枝节15和四个方形贴片16组成。方环24的边长L
1=10mm,等于四分之一的波导波长,对应的谐振频率
ε
e为该缝隙微带线的有效介电常数,方环24的宽度w
2=0.5mm;四个方形阶梯阻抗枝节15刻蚀在方环14的四条边中部,由长度L
2=2mm、宽度w
4=0.2mm的条形枝节和长度L
5=1mm、宽度w
5=1mm的方形贴片级联而成,用于降低谐振频率和抑制谐波;四个方形贴片16刻蚀在方环14的四个角内,且距离输入输出“T”形馈线11最远处的方形贴片作为微扰贴片17,该微扰贴片的边长p=0.95mm,其余三个方形贴片作为参考贴片,该参考贴片的边长r=1mm。通过两种贴片的不同尺寸,实现两种简并模式的分裂和耦合,并产生一对传输零点。
一对输入输出“T”形馈线11,位于微带介质基板12上方,由相互垂直的端口连接馈线111和耦合馈线112级联而成。端口连接馈线111用于端口匹配和焊接,其宽度w=2.7mm;耦合馈线112与方环14平行,其长度L3=7mm,宽度w3=2.2mm,该耦合馈线伸入方环14内部,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=1.4mm,从而实现较强的外部耦合。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线11之间距离较近,具有较强的源和负载耦合,左边传输零点移到通带右侧,实现了非对称的滤波器频率响应,如图7所示,图7中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图7可知,该滤波器具有非对称的带通频率响应,中心频率为3.34GHz,相对带宽为5.7%,通带左侧无传输零点,在通带右侧3.71GHz和3.96GHz处出现两个传输零点,从而在阻带高端具有较高的带外抑制特性。
实施例2
参照图1和图4,本实施例除以下特征外其他特征同实施例1:微扰贴片17边长p=0.1mm,参考贴片边长r=1.7mm,端口连接馈线111宽度w=0.8mm,耦合馈线112长度L3=7mm,宽度w3=1mm,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=0.5mm。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线11之间距离较远,源和负载耦合很弱,在通带两侧各存在一个传输零点,实现了对称的滤波器频率响应,如图8所示,图8中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图8可知,该滤波器具有对称的带通频率响应,中心频率为3.8GHz,相对带宽为5.5%,通带左侧3.36GHz和通带右侧4.56GHz位置处各出现一个传输零点,从而在阻带两侧具有平衡的带外抑制特性。
实施例3
参照图2和图5,本发明主要由一对输入输出“T”形馈线21、微带介质基板22和DGS方环谐振器28组成。其中:
微带介质基板22,采用介电常数为9.6,板厚为0.8mm的双面覆铜介质基板。
DGS方环谐振器28,刻蚀在微带介质基板22下方的金属接地板23上,由方环24、四个三角形阶梯阻抗枝节25和四个三角形贴片26组成。方环24的边长L
1=10mm,等于四分之一的波导波长,对应的谐振频率
ε
e为该缝隙微带线的有效介电常数,方环24的宽度w
1=1mm;四个三角形阶梯阻抗枝节25刻蚀在方环24的四条边中部,由长度L
2=1mm、宽度w
2=0.2mm的条形枝节和底边长L
6=2mm、高度h
6=2mm的三角形贴片级联而成,用于降低谐振频率和抑制谐波;四个正三角形贴片26刻蚀在方环24的四个角内,且距离输入输出“T”形馈线21最远处的三角形贴片作为微扰贴片27,边长p=0.5mm,其余三个三角形贴片作为参考贴片,边长r=1.4mm。通过这两种贴片的不同尺寸,实现两种简并模式的分裂和耦合,并产生一对传输零点。
一对输入输出“T”形馈线21,位于微带介质基板22上方,由相互垂直的端口连接馈线211和耦合馈线212级联而成。端口连接馈线211宽度w=2.7mm,用于端口匹配和焊接;耦合馈线212与方环24平行,长度L3=7mm,宽度w3=2.2mm,该耦合馈线伸入方环14内部,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=1.6mm,从而得到较强的外部耦合。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线21之间距离较近,具有较强的源和负载耦合,左边传输零点移到通带右侧,实现了非对称的滤波器频率响应,如图9所示,图9中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图9可知,该滤波器具有非对称的带通频率响应,中心频率为3.5GHz,相对带宽7.7%,通带左侧无传输零点,在通带右侧3.95GHz和4.60GHz处出现两个传输零点,从而在阻带高端具有较高的带外抑制特性。
实施例4
参照图2和图5,本实施例除以下特征外其他特征同实施例3:方环24的边长L
1=8mm,等于四分之一的波导波长,对应的谐振频率
ε
e为该缝隙微带线的有效介电常数,方环24的宽度w
1=0.2mm,三角形阶梯阻抗枝节25由长度L
2=1mm、宽度w
2=0.2mm的条形枝节和底边长L
6=4mm、高度h
6=4mm的三角形贴片级联而成,微扰贴片27边长p=0.5mm,参考贴片边长r=0.9mm,端口连接馈线211宽度w=0.8mm,耦合馈线212长度L
3=7mm,宽度w
3=1mm,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=0.8mm。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线21之间距离较远,源和负载耦合很弱,在通带两侧各存在一个传输零点,实现了对称的滤波器频率响应,如图10所示,图10中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图10可知,该滤波器具有对称的带通频率响应,中心频率为3.3GHz,相对带宽为5.8%,通带左侧2.90GHz和通带右侧3.84GHz位置处各出现一个传输零点,从而在阻带两侧具有平衡的带外抑制特性。
实施例5
参照图3和图6,本发明主要由一对输入输出“T”形馈线31、微带介质基板32和DGS方环谐振器38组成。其中:
微带介质基板32,采用介电常数为9.6,板厚为0.8mm的双面覆铜介质基板。
DGS方环谐振器38,刻蚀在微带介质基板32下方的金属接地板33上,由方环34、四个扇形阶梯阻抗枝节35和四个扇形贴片36组成。方环34的边长L
1=13mm,等于四分之一的波导波长,对应的谐振频率
ε
e为该缝隙微带线的有效介电常数,方环34的宽度w
1=0.5mm;四个扇形阶梯阻抗枝节35刻蚀在方环34的四条边中部,由长度L
2=3mm、宽度w
2=0.2mm的条形枝节和直径d
1=2mm的扇形贴片级联而成,用于降低谐振频率和抑制谐波;四个扇形贴片36刻蚀在方环34的四个角内,且距离输入输出“T”形馈线31最远处的扇形贴片作为微扰贴片37,边长p=1.6mm,其余三个扇形贴片作为参考贴片,边长r=1.4mm。通过这两种贴片的不同尺寸,实现两种简并模式的分裂和耦合,并产生一对传输零点。
一对输入输出“T”形馈线31,位于微带介质基板32上方,由相互垂直的端口连接馈线311和耦合馈线312级联而成。端口连接馈线311宽度w=2.7mm,用于端口匹配和焊接;耦合馈线312与方环34平行,长度L3=9mm,宽度w3=2.2mm,该耦合馈线伸入方环34内部,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=1.6mm,从而得到较强的外部耦合。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线31之间距离较近,具有较强的源和负载耦合,左边传输零点移到通带右侧,实现了非对称的滤波器频率响应,如图11所示,图11中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图11可知,该滤波器具有非对称的带通频率响应,中心频率为2.48GHz,相对带宽为4.8%,通带左侧无传输零点,在通带右侧2.83GHz和2.90GHz处出现两个传输零点,从而在阻带高端具有较高的带外抑制特性。
实施例6
参照图3和图6,本实施例除以下特征外其他特征同实施例5:方环34的宽度w1=0.2mm,微扰贴片37边长p=0.5mm,参考贴片边长r=1.5mm,端口连接馈线311宽度w=0.8mm,耦合馈线312长度L3=9mm,宽度w3=1mm,耦合馈线内侧与方环外侧的相对距离d=1mm。
本发明由于两条输入输出“T”形馈线31之间距离较远,源和负载耦合很弱,在通带两侧各存在一个传输零点,实现了对称的滤波器频率响应,如图12所示,图12中|S21|为滤波器的传输特性曲线,|S11|为滤波器1端口的反射特性曲线。由图12可知,该滤波器具有对称的带通频率响应,中心频率为2.35GHz,相对带宽为9.8%,通带左侧1.90GHz和通带右侧2.96GHz位置处各出现一个传输零点,从而在阻带两侧具有平衡的带外抑制特性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。