一种悬置带状线滤波器发明专利

专利名称：一种悬置带状线滤波器

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310245132.X

专利申请（专利权）人：成都威频科技有限公司
权利人地址：四川省成都市金牛区高新技术产业园区蜀西路42号1号楼13-14层

专利发明（设计）人：刘俊鑫,刘畅

专利摘要：本发明公开了一种悬置带状线滤波器，所述滤波器成中心对称结构，该滤波器包括介质基板、置于所述介质基板一侧的第一金属层和置于所述介质基板另一侧的第二金属层，所述第一金属层包括第一信号激励端口、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器依次设置，所述第一信号激励端口置于所述介质基板的一端且与所述第一谐振器连接，所述第二谐振器的一侧依次连接第四谐振器、第五谐振器，所述第六谐振器的一端与第三谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第一接地面连接；其可实现滤波器的高品质因子q和高指标。

主权利要求：
1.一种悬置带状线滤波器，其特征在于：所述滤波器成中心对称结构，该滤波器包括介质基板、置于所述介质基板一侧的第一金属层和置于所述介质基板另一侧的第二金属层，所述第一金属层包括第一信号激励端口、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器依次设置，所述第一信号激励端口置于所述介质基板的一端且与所述第一谐振器连接，所述第二谐振器的一侧依次连接第四谐振器、第五谐振器，所述第六谐振器的一端与第三谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第一接地面连接；
所述第二金属层包括第二信号激励端口、第七谐振器、第八谐振器、第九谐振器、第十谐振器、第十一谐振器和第十二谐振器，所述第八谐振器两端分别与所述第一谐振器、第二谐振器部分重叠；所述第二谐振器的两端分别与所述第八谐振器、第九谐振器部分重叠，所述第八谐振器的一侧依次连接第十谐振器、第十一谐振器，所述第十二谐振器的一端与第七谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第二接地面连接；所述第二信号激励端口置于所述介质基板的另一端且与所述第九谐振器连接。
2.根据权利要求1所述的一种悬置带状线滤波器，其特征在于：所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第五谐振器、第七谐振器、第八谐振器、第九谐振器、第十一谐振器均为电容加载的四分之一波长金属谐振器；
所述第四谐振器、第六谐振器、第十谐振器、第十二谐振器均为电感加载的四分之一波长金属谐振器。
3.根据权利要求1所述的一种悬置带状线滤波器，其特征在于：所述介质基板为介电常数为3.48的RogersRO4350高频板。
4.根据权利要求3所述的一种悬置带状线滤波器，其特征在于：所述介质基板的厚度为
0.24mm至0.26mm。 说明书 : 一种悬置带状线滤波器技术领域[0001] 本发明涉及滤波器领域，特别是涉及一种悬置带状线滤波器。背景技术[0002] 滤波器作为一种无源微波器件，具有频率选择特性，被广泛应用于雷达、电子对抗、通信、频率合成等各种电子设备中。同时，各种电子设备的小型化、低重量、高选择性带宽的发展趋势，给滤波器提出了越来越高的要求。现有采用微带线在PCB上直接加工出的悬置带状线滤波器，可以实现器件小型化、低重量等要求。一般的现有的悬置带状线滤波器采用单面结构，各个谐振枝节在一面实现，耦合介质为主要是空气介质，另一面一般大面积接地。采用现有的悬置带状线滤波器结构，其存在不易实现高品质因子q和高指标的问题。发明内容[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种悬置带状线滤波器。[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：[0005] 本发明公开了一种悬置带状线滤波器，所述滤波器成中心对称结构，该滤波器包括介质基板、置于所述介质基板一侧的第一金属层和置于所述介质基板另一侧的第二金属层，[0006] 所述第一金属层包括第一信号激励端口、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第五谐振器和第六谐振器，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器依次设置，所述第一信号激励端口置于所述介质基板的一端且与所述第一谐振器连接，所述第二谐振器的一侧依次连接第四谐振器、第五谐振器，所述第六谐振器的一端与第三谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第一接地面连接；[0007] 所述第二金属层包括第二信号激励端口、第七谐振器、第八谐振器、第九谐振器、第十谐振器、第十一谐振器和第十二谐振器，所述第八谐振器两端分别与所述第一谐振器、第二谐振器部分重叠；所述第二谐振器的两端分别与所述第八谐振器、第九谐振器部分重叠，所述第八谐振器的一侧依次连接第十谐振器、第十一谐振器，所述第十二谐振器的一端与第七谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第二接地面连接；所述第二信号激励端口置于所述介质基板的另一端且与所述第九谐振器连接。[0008] 在一种可能的设计中，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第五谐振器、第七谐振器、第八谐振器、第九谐振器、第十一谐振器均为电容加载的四分之一波长金属谐振器；[0009] 所述第四谐振器、第六谐振器、第十谐振器、第十二谐振器均为电感加载的四分之一波长金属谐振器。[0010] 在一种可能的设计中，所述介质基板为介电常数为3.48的RogersRO4350高频板。[0011] 在一种可能的设计中，所述介质基板的厚度为0.24mm至0.26mm。[0012] 采用本发明的方案，至少具有以下优点：[0013] 本方案在介质基板双面均设置悬置带状线滤波器是谐振枝节，且采用上述谐振器结构设计，可实现滤波器的高品质因子q和高指标。附图说明[0014] 图1为本发明悬置带状线滤波器第一金属层一面的结构示意图；[0015] 图2为本发明悬置带状线滤波器第二金属层一面的结构示意图[0016] 图3为等效椭圆函数高通滤波器LC模型图；[0017] 图4为悬置带状线滤波器的透视图；[0018] 图5为一实施例中的仿真图。具体实施方式[0019] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。[0020] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。[0021] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。[0022] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0023] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0024] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0025] 本发明公开了一种悬置带状线滤波器，如图4所示，所述滤波器成中心对称结构，该滤波器包括介质基板2、置于所述介质基板一侧的第一金属层和置于所述介质基板另一侧的第二金属层。[0026] 如图1所示，所述第一金属层包括第一信号激励端口31、第一谐振器11、第二谐振器12、第三谐振器13、第四谐振器14、第五谐振器15和第六谐振器16，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器依次设置，所述第一信号激励端口31置于所述介质基板的一端且与所述第一谐振器连接11，所述第二谐振器的一侧依次连接第四谐振器、第五谐振器，所述第六谐振器的一端与第三谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第一接地面21连接。[0027] 如图2所示，所述第二金属层包括第二信号激励端口32、第七谐振器17、第八谐振器18、第九谐振器19、第十谐振器110、第十一谐振器111和第十二谐振器112，所述第八谐振器两端分别与所述第一谐振器、第二谐振器部分重叠；所述第二谐振器的两端分别与所述第八谐振器、第九谐振器部分重叠，所述第八谐振器的一侧依次连接第十谐振器、第十一谐振器，所述第十二谐振器的一端与第七谐振器的一侧连接且另一端与介质基板上的第二接地面22连接；所述第二信号激励端口置于所述介质基板的另一端且与所述第九谐振器连接。[0028] 采用双面微带线结构，可实现高品质因子q和高指标。[0029] 示例的，所述第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第五谐振器、第七谐振器、第八谐振器、第九谐振器、第十一谐振器均为电容加载的四分之一波长金属谐振器；所述第四谐振器、第六谐振器、第十谐振器、第十二谐振器均为电感加载的四分之一波长金属谐振器。各谐振器采用上述结构，可实现的等效椭圆函数高通滤波器LC模型如图3。[0030] 为了提高小尺寸电路的加工精度，述介质基板为介电常数为3.48的RogersRO4350高频板。介质基板的厚度为0.24mm至0.26mm。采用上述介质基板，能保证0.05mm以内的精度误差，最大程度保证电路的精确实现，且一致性极好。[0031] 如图1所示，第一谐振器11、第二谐振器12之间的耦合间隙为G1，第二谐振器12、第三谐振器13之间的耦合间隙为G2，第一谐振器11与第七谐振器17之间的耦合间隙为介质基板厚度，第一谐振器11与第八谐振器18之间的耦合间隙为介质基板厚度，第八谐振器18与第二谐振器12之间的耦合间隙为介质基板厚度，第二谐振器12与第九谐振器19之间的耦合间隙为介质基板厚度，第九谐振器19与第三谐振器13之间的耦合间隙为介质基板厚度。第一谐振器11的电容加载部分宽度为W1，第九谐振器19电容加载部分宽度与之相同；第二谐振器12的电容加载部分宽度为W2，第八谐振器18电容加载部分宽度与之相同；第三谐振器13的电容加载部分宽度为W3，第七谐振器17电容加载部分宽度与之相同；第五谐振器15的电容加载部分宽度为W4，第十一谐振器111电容加载部分宽度与之相同；第六谐振器16的长度L1，第十二谐振器112的长度与之相同；第四谐振器14的长度L2，第十谐振器110的长度与之相同；整个滤波器中心对称。[0032] 为了验证上述的方案可行性，选定一个1.9GHz为截止频率的的高通滤波器来进行仿真设计。[0033] 该滤波器指标要求如下：[0034] 1：工作频率：2GHz 5GHz；~[0035] 2：输入输出驻波：≤1.5；[0036] 3：插入损耗：≤3dB；[0037] 4：带外抑制比：≥40dBc@1.8GHz；[0038] 下面通过对上述的高通滤波器采用方案中描述的带状线要求进行仿真，结合仿真结果对本发明进一步说明。[0039] a)：根据工作频率以及加工难易程度要求，选择合适的基板材料，选择的材料是罗杰斯的RogersRO4350；板材的厚度为10mil（0.254mm）。[0040] b)：利用仿真软件Genesye进行初步建模仿，如图1、2所示。[0041] c)：根据b)的原模型建立电磁三维模型如图4所示，图5中间层为RogersRO4350介质，介质上下两层为半波长和四分之一波长谐振器，上下最外层为理论空气腔。[0042] d)：根据带状线低通滤波器的指标要求设定仿真优化值。[0043] e)：仿真优化后的结果数据如图5所示：[0044] 从图5可知，在2GHz 5GHz频带内，S11最差为‑22dB，经过换算可知输入输出驻波≤~1.1，实际加工驻波能够满足≤1.5的要求；仿真得到的S21参数，最大损耗在2GHz，仿真损耗为2.1dB，实物加工最终损耗能够满足≤3dB；针对抑制点1.8GHz抑制≥45dBc，满足带外抑制≥40dBc。[0045] 综上所述，悬置带状线低通滤波器设计成功。[0046] 本发明可通过对谐振匹配枝节进行微调，进而改善模拟电感、电容阻抗，从而达到对阻带传输零点位置、矩形系数、带外抑制度进行调节的目的，无需重新设计加工，极大的节省工程周期和成本。[0047] 本发明设计出的滤波器结构紧凑，体积小巧，性能指标良好，后期具有可调性，工程实用性极高，通过调整阶数或者电容电感加载量可适用于大部分微带类滤波器指标。[0048] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：四川

专利申请日期：2023-03-14

专利公开日期：2024-09-03

专利公告号：CN116315535B