[实用新型]一种利用开口环的低通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于滤波器领域,特别是利用开口环的低通滤波器。

背景技术

在常用的毫米波、太赫兹低通滤波器主要有阶跃型高低阻抗低通滤波器和带隙能结构低通滤波器，在毫米波、太赫兹电路中，因为波长很短造成电路的封闭腔和承载基片的尺寸很小，基本上都在亚毫米量级因此在微带线/悬置微带线电路中微带线的最大宽度有限，使低阻抗线设计受到限制，同时由于最小加工精度的存在，高阻抗线的设计也会受到限制，因此在毫米波、太赫兹频段采用阶跃型高低阻抗低通滤波器设计作为滤波电路会受到诸多限制，且高节阶跃型高低阻抗低通滤波器存在长度太长、阻带不宽等缺点。带隙能结构能减小滤波器的尺寸，能适用于更高的频率，且阻带抑制有所提高，但其设计比较复杂，而且在太赫兹频段微带线/悬置微带线的50欧阻抗线宽度很小，在现有的加工精度下带隙能结构实现起来比较困难。

在微带线/悬置微带线电路中，传输线型谐振器是在微波频段最为常用的一类谐振器，其中均匀阻抗谐振器(UIR)结构简单、设计简便，广泛应用于滤波器设计中。开口环谐振器作为常见的UIR结构常用于微带/悬置微带电路的设计中用来减小电路尺寸实现电路小型化。与基于布拉格散射原理的电磁带隙结构不同，开口环谐振器(Split ring resonator,SRR)是一类亚波长结构，可用于构成左手材料，该材料具有负群速度、负折射率、理想成像等，被美国Science杂志列为2003年度全球十大进展之一。单个SRR即可在谐振频率附近产生陡峭的阻带,具有结构简单、尺寸容易控制的优点。SRR是一个一边开口的金属环，它的形状可以使圆形或者矩形。在通常所见的电路中SRR常被用来设计带通滤波器和带阻滤波器，在本设计中利用传统的SRR陡峭阻带并增加其阻带宽度，通过串并联的形式实现滤波器在高频段的抑制，从而实现满足需求的低通滤波器。

本设计将开口环(SRR)结构引入到低通滤波器设计中，并对其改进实现SRR结构的串并联最终实现宽的高频抑制阻带，用SRR结构实现的低通滤波器展示了良好的低通滤波特性。由于SRR结构通过调节很少的变量即可控制滤波器的通带，且所使用的线宽一致且可以调控，这样降低了设计和加工的难度。与阶跃型高低阻抗低通滤波器相比，在相同的阻带抑制特性下，开口环低通滤波器能减小50％以上的长度。

发明内容

本发明针对背景技术的不足改进设计一种利用开口环的低通滤波器，解决现有技术中低通滤波器结构复杂、加工困难、尺寸偏大的问题。

本发明的技术方案是：一种利用开口环的低通滤波器，包括空气腔、设置于空气腔中的介质基板(1)、设置于介质基板上的微带线；所述微带线包括：输入段、中间段、输出段，所述各段微带线都为对称结构，其中输入段包括：输入馈电微带线(2)、与输入馈电微带线连接的第一“凹”形支节(3)，该“凹”形支节开口方向为输出段方向；所述输出段微带线包括：输出馈电微带线(8)、与输出馈电微带线连接的第二“凹”形支节(7)，该“凹”形支节开口方向为输入段方向；所述中间段包括：连接输入段与输出段的横向支节(5)、该横向支节上设置的两组“T”形支节(4、6)，每组包括以该横向支节为对称轴的两个“T”形支节。

进一步的，所述中间段中的每个“T”形支节靠近滤波器中心的末端长于远离滤波器中心的末端。

本发明相比现用的滤波器结构，该结构设计简单、加工方便。因为滤波器的主题全部采用相同宽度的微带线/悬置微带线设计，且只需调节很少的变量(开口环的长度)，就可以调节滤波器截止频率；相比现有结构，该滤波器的阻带宽度、阻带抑制等低通滤波特性更好；该设计滤波器尺寸更小；与高低阻抗低通滤波器相比，主体结构尺寸减小50％以上。

附图说明

图1本发明利用开口环的低通滤波器整体结构图；

图2单开口环拓扑结构；

图3单开口环集总参数等效电路；

图4单开口环两并联枝节等效电路；

图5不同h值时,单开口环传输曲线(S21)

图6改进后的双开口环拓扑结构；

图7中l8变化时,双开口环传输曲线(S21)；

图8为开口环结构低通滤波器与传统阶跃型高低阻抗低通滤波器电路；

图9为仿真曲线对比；

图10为U/W波段背靠背探针过渡级联开口环结构滤波结构；

图11为仿真和测试结果对比。