基于pbg結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，屬于微波技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著超寬帶無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展和微波器件集成度的日益提高，大力研制微波單片集成電路(MMIC)成為微波領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
[0003]PBG結(jié)構(gòu)是在某種特定的介質(zhì)中構(gòu)造周期性的擾動(dòng)，使其在特定的頻段表現(xiàn)出的頻率選擇性，在平面電路中應(yīng)用廣泛，正是PBG結(jié)構(gòu)這種本身的頻率選擇性使得它不僅很自然地應(yīng)用在微波濾波器設(shè)計(jì)中，而且也作為頻率選擇性平面大量應(yīng)用在天線設(shè)計(jì)中。目前，有很多出版物介紹了基于PBG結(jié)構(gòu)的微波濾波器，但是其中很大一部分都是在微帶線上實(shí)現(xiàn)的。近些年，研宄者們已經(jīng)意識(shí)到共面波導(dǎo)(CPW)在研宄周期性加載傳輸線方面的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)橹恍鑶我坏慕饘賹泳湍芡瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳播和接地，易于集成且相鄰信號(hào)線之間串?dāng)_較小、電路間的耦合損耗較小。同時(shí)，交指耦合結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)寬通帶緊耦合。值得注意的是，經(jīng)典PBG結(jié)構(gòu)曾應(yīng)用在背部敷有金屬導(dǎo)體的共面波導(dǎo)(CBCPW)的接地板上用于抑制能量輻射損耗，但是沒(méi)有將經(jīng)典PBG結(jié)構(gòu)直接用作共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶的兩側(cè)的接地同時(shí)結(jié)合交指耦合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)超寬帶帶通濾波器的先例。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，將PBG結(jié)構(gòu)直接用作共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶的兩側(cè)的接地同時(shí)結(jié)合交指耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超寬帶帶通濾波器。
[0005]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
[0006]基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板其中一個(gè)表面的中間印敷有金屬中心導(dǎo)帶，該金屬中心導(dǎo)帶的兩端分別延至介質(zhì)基板一對(duì)對(duì)邊的邊沿，且金屬中心導(dǎo)帶垂直于前述介質(zhì)基板的一對(duì)對(duì)邊；所述金屬中心導(dǎo)帶兩側(cè)印敷有金屬接地板，且兩側(cè)金屬接地板上分別對(duì)稱刻蝕有PBG結(jié)構(gòu)形成PBG結(jié)構(gòu)接地板，PBG結(jié)構(gòu)接地板與金屬中心導(dǎo)帶之間存在間隙，且位于同一平面；所述金屬中心導(dǎo)帶的中間且沿金屬中心導(dǎo)帶的寬度方向上開有位于一條直線上的多個(gè)小縫，相鄰小縫之間刻蝕有垂直于小縫所在直線的矩形指條，且相鄰矩形指條指向相反方向，呈交指狀；所述PBG結(jié)構(gòu)接地板為m行η列的接地板單元陣列，m、n均為正整數(shù)，所述接地板單元包括中間方形金屬片，中間方形金屬片的四個(gè)角上分別設(shè)有大小相同的方形金屬片，每個(gè)方形金屬片與中間方形金屬片有重疊部分，且該重疊部分為大小相同的方形，中間方形金屬片的四個(gè)邊沿的中間還刻蝕有向外延伸的矩形支節(jié)；相鄰接地板單元之間通過(guò)矩形支節(jié)連接。
[0007]優(yōu)選的，所述矩形指條的尺寸均相同。
[0008]優(yōu)選的，所述矩形指條的個(gè)數(shù)為5個(gè)。
[0009]優(yōu)選的，所述矩形指條的深度為1.3_。
[0010]優(yōu)選的，所述介質(zhì)基板為Rogers6010介質(zhì)板。
[0011]優(yōu)選的，所述介質(zhì)基板的形狀為矩形。
[0012]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0013]1、本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，在中心導(dǎo)帶引入交指耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)低頻截止和寬通帶耦合，采用經(jīng)典的PBG結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)可控的阻帶。
[0014]2、本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，采用共面波導(dǎo)傳輸線，易于集成，且設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)在同一平面減少了加工難度，降低了加工成本。
[0015]3、本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積輕巧，便于加工和集成，而且通帶寬，阻帶陡峭，過(guò)渡帶較窄，是共面波導(dǎo)結(jié)合交指耦合結(jié)構(gòu)和PBG結(jié)構(gòu)的平面電路的有意義探索，也為超寬帶無(wú)線通信濾波器的開發(fā)提供了技術(shù)儲(chǔ)備。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型介質(zhì)基板上印敷金屬中心導(dǎo)帶的三維結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型交指耦合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型在圖1所示的金屬中心導(dǎo)帶上引入交指耦合結(jié)構(gòu)。
[0019]圖4是本實(shí)用新型PBG結(jié)構(gòu)的任意一個(gè)單元圖及由該單元周期排列組成的PBG結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的俯視圖。
[0021]圖6是本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的三維結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖7是本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的仿真S參數(shù)圖。
[0023]其中:1為介質(zhì)基板，2為金屬中心導(dǎo)帶，3為金屬中心導(dǎo)帶上引入的交指耦合結(jié)構(gòu)，4為PBG結(jié)構(gòu)接地板。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0025]本實(shí)用新型以共面波導(dǎo)為基礎(chǔ)，在共面波導(dǎo)的中心導(dǎo)體上引入交指耦合結(jié)構(gòu)，利用PBG結(jié)構(gòu)的在特定頻段上的阻帶特性實(shí)現(xiàn)濾波器的阻帶，本實(shí)用新型首次將經(jīng)典PBG結(jié)構(gòu)直接用作共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶的兩側(cè)的接地同時(shí)結(jié)合交指耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超寬帶帶通濾波器，是共面波導(dǎo)與PBG結(jié)構(gòu)和交指耦合結(jié)構(gòu)結(jié)合的成功實(shí)例，也是對(duì)共面波導(dǎo)結(jié)合新結(jié)構(gòu)的平面電路的有意義探索。
[0026]如圖1-4所示，圖1為本實(shí)用新型介質(zhì)基板上印敷金屬中心導(dǎo)帶的三維結(jié)構(gòu)圖，圖2為交指耦合結(jié)構(gòu)圖，圖3是在圖1所示的金屬中心導(dǎo)帶上引入圖2所示的交指耦合結(jié)構(gòu)圖，圖4是PBG結(jié)構(gòu)接地板的任意一個(gè)接地板單元圖及由該接地板單元周期排列組成的PBG結(jié)構(gòu)圖，接地板單元自身是中心對(duì)稱的，且接地板單元組合成的PBG結(jié)構(gòu)接地板關(guān)于橫軸和縱軸都是對(duì)稱的。其中，I為介質(zhì)基板，2為金屬中心導(dǎo)帶，3為金屬中心導(dǎo)帶上引入的交指耦合結(jié)構(gòu)，4為PBG結(jié)構(gòu)接地板。
[0027]如圖5和圖6所示，分別為本實(shí)用新型基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的俯視圖和三維結(jié)構(gòu)圖。在圖3金屬中心導(dǎo)帶兩旁的接地板上敷設(shè)如圖4所示的PBG結(jié)構(gòu)作為共面波導(dǎo)的接地板，PBG結(jié)構(gòu)接地板關(guān)于金屬中心導(dǎo)帶是對(duì)稱分布的，且金屬中心導(dǎo)帶和PBG結(jié)構(gòu)接地板在同一平面上，即可得圖5所示的共面波導(dǎo)。基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器是一個(gè)單層電路結(jié)構(gòu)，電路結(jié)構(gòu)中的介質(zhì)基板只需在一面印敷金屬中心導(dǎo)帶和緊鄰金屬中心導(dǎo)帶兩側(cè)的PBG結(jié)構(gòu)接地板，同時(shí)在金屬中心導(dǎo)帶上引入了交指耦合結(jié)構(gòu)，而介質(zhì)基板的另一面沒(méi)有導(dǎo)體覆蓋不用處理。
[0028]在本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例中，介質(zhì)基板I采用Rogers6010介質(zhì)板，介電常數(shù)為10.2，厚度為0.635毫米，交指耦合結(jié)構(gòu)3中交指深度為1.3mm，交指?jìng)€(gè)數(shù)為5個(gè)。金屬中心導(dǎo)帶以及金屬中心導(dǎo)帶與兩側(cè)PBG結(jié)構(gòu)接地板的距離服從兩個(gè)原則:一是使特性阻抗接近50歐姆，以匹配實(shí)際應(yīng)用，二是距離尺寸的選擇符合加工工藝的要求。交指耦合結(jié)構(gòu)中交指的深度和交指的個(gè)數(shù)可調(diào)。金屬中心導(dǎo)帶兩側(cè)PBG結(jié)構(gòu)接地板的接地板單元尺寸可調(diào)，并且縱向和橫向排列周期可調(diào)，在本實(shí)施例中，PBG結(jié)構(gòu)接地板為m行η列的接地板單元陣列，其中m、n均為正整數(shù)。交指耦合結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)低頻截?cái)嗪屯◣Ьo耦合，PBG結(jié)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)濾波器陡峭的阻帶。
[0029]如圖7所示，為本實(shí)用新型共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器的仿真S參數(shù)圖，其中橫軸為頻率/GHz，縱軸為S參數(shù)/dB?；赑BG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器具有良好的通帶性能，本實(shí)用新型的超寬帶帶通濾波器起于2.3GHz止于8.2GHz，中心頻率5.25GHz處的相對(duì)帶寬為112%，-30dB阻帶起于13.6GHz止于17.9GHz的超寬帶帶通濾波器。
[0030]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:包括介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板其中一個(gè)表面的中間印敷有金屬中心導(dǎo)帶，該金屬中心導(dǎo)帶的兩端分別延至介質(zhì)基板一對(duì)對(duì)邊的邊沿，且金屬中心導(dǎo)帶垂直于前述介質(zhì)基板的一對(duì)對(duì)邊；所述金屬中心導(dǎo)帶兩側(cè)印敷有金屬接地板，且兩側(cè)金屬接地板上分別對(duì)稱刻蝕有PBG結(jié)構(gòu)形成PBG結(jié)構(gòu)接地板，PBG結(jié)構(gòu)接地板與金屬中心導(dǎo)帶之間存在間隙，且位于同一平面；所述金屬中心導(dǎo)帶的中間且沿金屬中心導(dǎo)帶的寬度方向上開有位于一條直線上的多個(gè)小縫，相鄰小縫之間刻蝕有垂直于小縫所在直線的矩形指條，且相鄰矩形指條指向相反方向，呈交指狀；所述PBG結(jié)構(gòu)接地板為m行η列的接地板單元陣列，m、n均為正整數(shù)，所述接地板單元包括中間方形金屬片，中間方形金屬片的四個(gè)角上分別設(shè)有大小相同的方形金屬片，每個(gè)方形金屬片與中間方形金屬片有重疊部分，且該重疊部分為大小相同的方形，中間方形金屬片的四個(gè)邊沿的中間還刻蝕有向外延伸的矩形支節(jié)；相鄰接地板單元之間通過(guò)矩形支節(jié)連接。
2.如權(quán)利要求1所述基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述矩形指條的尺寸均相同。
3.如權(quán)利要求1所述基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述矩形指條的個(gè)數(shù)為5個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述矩形指條的深度為1.3mm。
5.如權(quán)利要求1所述基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述介質(zhì)基板為Rogers6010介質(zhì)板。
6.如權(quán)利要求1所述基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，其特征在于:所述介質(zhì)基板的形狀為矩形。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了基于PBG結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)超寬帶帶通濾波器，包括介質(zhì)基板，介質(zhì)基板其中一個(gè)表面的中間印敷有金屬中心導(dǎo)帶，金屬中心導(dǎo)帶兩側(cè)印敷有金屬接地板，且兩側(cè)金屬接地板上分別對(duì)稱刻蝕有PBG結(jié)構(gòu)形成PBG結(jié)構(gòu)接地板，PBG結(jié)構(gòu)接地板與金屬中心導(dǎo)帶之間存在間隙，且位于同一平面；金屬中心導(dǎo)帶的中間且沿金屬中心導(dǎo)帶的寬度方向上開有位于一條直線上的多個(gè)小縫，相鄰小縫之間刻蝕有垂直于小縫所在直線的矩形指條，且相鄰矩形指條指向相反方向，呈交指狀。本實(shí)用新型將經(jīng)典PBG結(jié)構(gòu)直接用作共面波導(dǎo)中心導(dǎo)帶的兩側(cè)的接地同時(shí)結(jié)合交指耦合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超寬帶帶通濾波器，是共面波導(dǎo)與PBG結(jié)構(gòu)和交指耦合結(jié)構(gòu)結(jié)合的成功實(shí)例。
【IPC分類】H01P1-203
【公開號(hào)】CN204516875
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520248496
【發(fā)明人】許鋒, 彭妍妍
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日