[发明专利]正弦加窗型电磁带隙带阻滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种正弦加窗型电磁带隙带阻滤波器。

背景技术

滤波器在通信系统尤其在无线通信系统当中的使用十分广泛，可以实现镜像消除、谐波抑制和信道选择等功能，以保证通信质量，在通信系统中具有十分重要的地位。其中带阻滤波器是一种抑制某一频段内的信号，而让频段以外的信号通过的滤波器。可用于无线通信系统中抑制高功率发射机和非线性功放等的杂散频谱以及带通滤波器的寄生通带等。

电磁带隙结构（Electromagnetic Band Gap，EBG）是一种存在明显的禁带特性的周期结构，能够使某些频段的电磁波无法从中通过，可以抑制电路的路间耦合，提高谐振器的Q值，制作低通滤波器、功分器等微波器件，还可以用来抑制天线旁瓣，提高天线增益和带宽等。

利用电磁带隙结构制作的带阻滤波器，具有通带波纹较大，反射旁瓣较高的缺点，不利于通带内电磁波的传输。正弦型电磁带隙带阻滤波器是一种微带线线宽按照正弦规律变化的电磁带隙结构微带滤波器，为了提高正弦型电磁带隙带阻滤波器的滤波性能，需要对通带波纹和反射旁瓣进行抑制。

发明内容

本发明目的在于提供一种正弦加窗型电磁带隙带阻滤波器，本发明改善了带阻滤波器的通带波纹和反射旁瓣性能，制作工艺也更加简单。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种正弦加窗型电磁带隙带阻滤波器，滤波器包括上层的微带线结构、中间层的介质基板以及下层的接地金属面，上层微带线结构附着在中间介质板上表面，接地金属面附着在中间介质板下表面，上层的微带线结构包括在两端的输入端口、输出端口以及经过加窗函数调制的周期性微带线。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案。

作为优化，所述周期性微带线为经过加窗函数调制的n个正弦型周期结构的微带线单元。

进一步，输入、输出端口采用50欧姆匹配，每个微带线单元平均特征阻抗也为50欧姆。

作为优化，所述上层微带线结构中，通过加窗函数实现对每个微带线单元的耦合系数的调制，使周期性微带线中的每个微带线单元的耦合系数均满足加窗函数的分布。

进一步，所述加窗函数对每个微带线单元的调制为加权调制，所述加权调制包括高斯窗加权、海明窗加权、汉宁窗加权以及布莱克曼窗加权。

更进一步，实现加权调制后的各微带线单元的耦合系数An为：

高斯窗加权：A_n=R_maxexp(-2(2x_n)²)·A；

海明窗加权：A_n=R_max(0.54+0.46cos(2πx_n))·A；

汉宁窗加权：A_n=R_max(0.5(1+cos(2πx_n)))·A；

布莱克曼窗加权：A_n=R_max(0.42+0.5cos(2πx_n)+0.08cos(4πx_n))·A

其中：n为第n个周期的微带线单元；Xn为第n个周期的微带线单元中心对应的归一化x坐标值；Rmax为加权耦合倍数。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

本发明描述一种正弦加窗型电磁带隙带阻滤波器，为一维带隙带阻滤波器结构，该滤波器将缺陷面接地的加权技术直接用于一维正弦EBG带阻滤波器的微带传输线设计中，通过窗函数对信号进行加权，（加窗技术是信号处理中一种利用窗函数减少频谱能量泄漏的技术），以减小对无限时域信号进行有限截断时的截断误差。这样在保证器件性能不变的情况下，做到器件尺寸的小型化，可用较小的正弦型周期数目来实现。本发明利用加窗技术改善信号的频域响应，用于改善带阻滤波器的通带波纹和反射旁瓣性能，使得该类滤波器的制作工艺也更加简单。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是正弦型电磁带隙带阻滤波器的模型；

图2是正弦型电磁带隙带阻滤波器S参数的仿真结果与实验结果，左图为S₁₁参数，右图为S₂₁参数；

图3是正弦型电磁带隙带阻滤波器经窗函数加权调制的示意图；