[发明专利]基于阶梯阻抗谐振器加载的阶梯阻抗超宽带滤波器

说明书

技术领域

本发明属于无线通讯设备技术，涉及一种多模谐振器设计，特别涉及超宽带带通滤波器设计。

背景技术

在2002年美国联邦通信委员会(FCC)将3.1～10.6GHz的频段自由开放用作通信领域的应用之后，超宽带短距离无线通信引起了全球通信技术领域的极大关注。滤波器作为通信系统中不可或缺并广泛运用的无源器件，更是成为了研究的热点之一。由于超宽带滤波器要求工作在3.1～10.6GHz这样一个较宽的频段范围内，且要求该滤波器有较小的尺寸，传统的滤波器设计方法无法设计出如此宽频带的滤波器。

目前实现超宽带滤波器的方法有通过低通和高通滤波器级联或是利用多模谐振器结构等。各种传输线结构如平行耦合线、共面波导、微带线、带状线等结构和形式都被运用到超宽带滤波器的设计中来。但是，随着无线通讯产品都朝着轻、薄、短、小的方向发展，所以要求滤波器尺寸也越来越小。如何在保证超宽带滤波器的性能的前提下，减小滤波器尺寸乃是当今滤波器设计的一大挑战。

Zhu L.等在2005年的IEEE Microwave and Wireless Components Letters上发表的“Ultra-wideband(UWB)bandpass filters using multiple-mode resonator”一文中提出了一种基于多模谐振器结构的超宽带滤波器。由于该设计方法简单，实现的滤波器通带特性较好，故该文被大量引用，然而该结构的电路尺寸较大，而且阻带衰减慢，带外抑制较差。Zhu L.等继而又在2007的IEEEMicrowave and Wireless Components Letters上发表“Compact UWB bandpassfilter using stub-loaded multiple-mode resonator”一文，提出了基于枝节加载的多模谐振器结构用于改善上述多模结构超宽带滤波器的带外特性，并减小了电路尺寸。实验结果表明该结构虽然能够减小电路尺寸，但在带外抑制和阻带衰减特性上仍然没有得到大幅改善。

发明内容

本发明的目的在于克服现有基于多模谐振器结构的超宽带滤波器尺寸大、阻带衰减慢、带外抑制差等缺点，提供一种阶梯阻抗谐振器加载的阶梯阻抗超宽带滤波器。它具有结构紧凑、带内带外性能更优的特点。

为实现本发明的目的采用的技术方案：一种阶梯阻抗谐振器加载的阶梯阻抗超宽带滤波器，其特征是，由微带基片(11)、正面部分、反面部分和输入/输出端口组成，所述正面部分和反面部分分别位于所述微带基片的两个面上，反面部分作为所述滤波器的金属地板；

所述的正面部分包括：第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(7)、第一平行耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)、阶梯阻抗谐振器(4)和加载阶梯阻抗枝节；所述第一平行耦合馈线(3)和第二平行耦合馈线(6)为平行双线结构；所述第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(7)分别位于正面的左右两端且处于同一水平线上，所述第一输入/输出端口(1)和第一均匀传输线单元(2)相连接，第二输入/输出端口(10)和第二均匀传输线单元(7)相连接；第一平行耦合馈线(3)和第二平行耦合馈线(6)通过阶梯阻抗谐振器(4)相连接，加载阶梯阻抗枝节(5)并联加载在水平的阶梯阻抗谐振器(4)上；第一平行耦合馈线(3)另一端和均匀传输线单元(2)相连接，第二平行耦合馈线(6)另一端和均匀传输线单元(7)相连接；其中，第一、第二平行耦合馈线长度均为中心频率6.85GHz的四分之一波长；

所述的反面部分包括：第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)和接地金属单元(12)；第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均是在金属地板上刻蚀去除相应的结构形状，从而形成的空气单元；第一缺陷地单元(8)位于第一平行耦合馈线(3)下方，第二缺陷地单元(9)位于第二平行耦合馈线(6)下方；第一输入/输出端口(1)、第二输入/输出端口(10)还与接地金属单元(12)相连接。

为了更好地实现本发明，所述微带基片(11)相对介电常数为1～100，厚度为0.1mm～5mm。

所述第一均匀传输线单元(2)、第二均匀传输线单元(7)，均为50欧姆微带线。

所述反面部分的第一缺陷地单元(8)、第二缺陷地单元(9)均为矩形。且两个矩形分别位于正面部分的第一平行耦合馈线(3)、第二平行耦合馈线(6)的下方。

所述加载阶梯阻抗枝节为一节或两节以上。