[发明专利]一种基于扇形微带谐振腔的带通滤波器

说明书

本发明公开了一种基于扇形微带谐振腔的带通滤波器，包括扇形微带谐振腔、输入输出馈线以及金属化通孔，所述的金属化通孔作为扰动结构使谐振腔前两个谐振模式的谐振频率靠近形成通带，同时利用信号相位理论，在不改变原有谐振腔尺寸和结构的条件下在阻带内引入了传输零点，实现了较好的带外抑制特性。本发明可用于微波毫米波通信以及雷达系统中对于带外抑制性能有较高要求的场合。同时本发明还具有小型化、轻量化、易集成和低成本化的优点，可以较好地适应于现代通信和雷达系统的需求。

技术领域

本发明属于微波毫米波滤波器技术领域，涉及一种微带滤波器。

背景技术

随着现代微波毫米波电路系统的迅猛发展，系统对各个部件提出了更复杂的功能需求和更高的电性能指标。在较早的微波毫米波电路系统中，大部分传输线和无源电路结构都是基于金属波导做成的，该结构有高Q值、低损耗、高功率容量等优点，但是加工和调试都较为复杂，因此为了适应现代微波毫米波电路系统提出的小型化、集成化的需求，出现了平面集成传输线，而其中微带线结构得到了较高的关注和广泛的研究。相比于金属波导传输线，微带线具有体积小、易加工、成本低和易集成的优点。

滤波器作为微波毫米波电路与系统中重要的无源器件之一，一直是国内外微波毫米波领域研究学者的研究重点，而用微带结构实现的滤波器由于其小型化，易集成的优势近几十年得到了广泛的关注和深入的研究。随着现代无线通信系统对小型化和集成化要求的进一步提高，对于微波毫米波滤波器的小型化也相应提出了更高的要求。

为了实现微带滤波器的小型化，众多学者对此展开了深入研究。现有的微带滤波器小型化的实现方法主要是以下几种：

第一种是采用阶跃阻抗谐振器结构实现微带滤波器电尺寸的小型化。阶跃阻抗谐振器是由几段不同宽度的微带线级联构成的谐振器。但是本方法的缺点是由于阶跃阻抗带来的不连续性，导致损耗较大，进而导致滤波器带内损耗较大(C.Liang and C.Chang,Compact Wideband Bandpass Filters Using Stepped-Impedance Resonators andInterdigital Coupling Structures，Microwave and Wireless Components Letters,IEEE，vol.19,pp.551-553,2009)。

第二种是采用环形谐振器结构实现微带滤波器电尺寸的小型化。该种方法是利用环形谐振器中存在简并膜的特征，在该结构中加入微扰结构，使原本环形谐振器的简并模分离，进而让单谐振器电路等效为双谐振器电路，优点是让滤波器所需的谐振器数目减少一半，减小了电尺寸，缺点是该结构原本的尺寸就比较大，同时该结构存在较多的冗余空间(S.Sun and L.Zhu,Wideband Microstrip Ring Resonator Bandpass Filters UnderMultiple Resonances，Transactions on Microwave Theory and Techniques,IEEE，vol.55,pp.2176-2182,2007)。

第三种是在滤波器上添加慢波结构实现滤波器电尺寸的小型化。该种方法是慢波结构增加了电磁波传播路径长度，等效于波长增加，从而实现滤波器电尺寸的减小。虽然该技术实现了滤波器的小型化设计，但是本方法的缺点很明显，由于慢波结构本身的特性导致滤波器的插入损耗较大(A.Ebrahimi,W.Withayachumnankul,S.F.Al-Sarawi andD.Abbott,Compact Second-Order Bandstop Filter Based on Dual-ModeComplementary Split-Ring Resonator，Microwave and Wireless ComponentsLetters,IEEE，vol.26,pp.571-573,2016)。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于扇形微带谐振腔的带通滤波器，在实现微带滤波器小型化和低成本的前提下，同时实现较好的阻带抑制特性。