阅读说明：本技术 一种基于dgs的紧凑型多陷波超宽带滤波器 (DGS-based compact multi-notch ultra-wideband filter ) 是由 高明明 徐克达 南敬昌 杜冲 王丽 程力 李春晨 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器,包括介质基板、位于介质基板上表面中心处的半波长短路枝节微带线、加载在所述半波长短路枝节微带线两侧的开路枝节微带线、加载在所述半波长短路枝节微带线正上方的圆形缺陷微带线、加载在开路枝节微带线上方的宽枝节微带线、开路枝节微带线和宽枝节微带线之间形成有直线型插入耦合微带线、50Ω输入馈线和50Ω输出馈线和位于接地板上的开环型枝节缺陷地结构。本发明采用多模谐振器耦合开路枝节和开环型枝节缺陷地结构,不仅能实现四个陷波,还可以通过调节开路枝节尺寸来改变各个陷波的中心频率,整个通带内插入损耗较低,带外特性良好,结构紧凑,成本低廉,加工方便,易于与其他电路集成。(The invention discloses a DGS (defected ground structure) -based compact multi-notch ultra-wideband filter, which comprises a dielectric substrate, a half-wavelength short-circuit stub microstrip line positioned at the center of the upper surface of the dielectric substrate, an open-circuit stub microstrip line loaded on two sides of the half-wavelength short-circuit stub microstrip line, a circular defect microstrip line loaded right above the half-wavelength short-circuit stub microstrip line, a wide stub microstrip line loaded above the open-circuit stub microstrip line, and linear insertion coupling microstrip lines, 50 omega input feed lines, 50 omega output feed lines and an open-loop stub defect ground structure positioned on a ground plate, wherein the linear insertion coupling microstrip lines, the open-circuit stub microstrip lines and the wide stub microstrip lines are formed between the open-circuit stub microstrip line. The invention adopts a multi-mode resonator to couple the open-circuit branch and the open-loop branch defected ground structure, not only can realize four trapped waves, but also can change the central frequency of each trapped wave by adjusting the size of the open-circuit branch, and has the advantages of lower insertion loss in the whole passband, good out-of-band characteristic, compact structure, low cost, convenient processing and easy integration with other circuits.)

一种基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器

技术领域

本发明属于微波通信的技术领域，尤其涉及一种基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器。

背景技术

超宽带技术在20世纪五十年代就已经出现，但一直到20世纪90年代都主要用与军事领域。2002年，美国联邦通信委员会授权3.1-10.6GHz的频段可以用于商业通信。这一举措为超宽带技术产品商业化打开了新的大门，迅速加快了超宽带技术在各个领域的应用，如：智能交通领域超宽带技术可以对目标进行快速搜索和准确定位；成像超宽带技术具有良好的障碍物穿透能力；军事领域超宽带技术具有良好的信号隐蔽功能；利用超宽带低功耗、低成本的特定可以用于传感器网络。

超宽带技术因其传输速度快，系统简单，保密性强等优点具有广泛的应用前景，但由于多个通信系统工作在同一频段而产生的信号干扰也是我们必须要解决的问题。比如3.7-4.2GHz的C波段卫星通信波段，5.725-5.825GHz的无线局域网和7.9-8.4GHz的X卫星通信波段，这些无线信号会对超宽带系统产生严重干扰，因此具有陷波特性的超宽带滤波器在超宽带通信系统中就显得尤为重要。

采用现有技术设计的超宽带滤波器具有以下问题：(1)陷波带宽过大，滤除了部分有用信息；(2)陷波深度不足，无法完全滤除干扰信号；(3)带外抑制效果不好，滤波器输出端混频现象严重(4)陷波个数少，只能滤除某一个干扰信号，无法将干扰信号全部滤除。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集成度高、成本低廉的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器，该滤波器可以屏蔽掉5.76-6.14GHz、7.82-8.45GHz、3.8-4.4GHz和10-10.6GHz频段，有效地消除C波段卫星通信、WLAN和X波段卫星通信信号对通带内信号的干扰。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：本发明提供一种基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器，包括介质基板、位于所述介质基板的上表面中心处的半波长短路枝节微带线、加载在所述半波长短路枝节微带线正上方的圆形缺陷微带线、加载在所述半波长短路枝节微带线两侧的开路枝节微带线、加载在所述开路枝节微带线上方的宽枝节微带线；

所述开路枝节微带线)和宽枝节微带线之间形成有直线型***耦合微带线；

所述直线型***耦合微带线底部设有分别位于介质基板的上表面两侧的输入端馈线和输出端馈线。

作为上述技术方案的优选实施方式，本发明实施例提供的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器进一步包括下列技术特征的部分或全部：

可选的，所述直线型***耦合微带线分别与上下的宽枝节微带线和开路枝节微带线的耦合距离相等。

可选的，所述介质基板的下表面形成有金属接地板，所述金属接地板上具有开环型枝节缺陷地结构，所述介质基板的上表面的镀铜层具有滤波器电路结构。

进一步的，所述输入端馈线、半波长短路枝节微带线、开路枝节微带线、直线型***耦合微带线、圆形缺陷微带线、宽枝节微带线和输出端馈线构成所述滤波器电路结构。

优选的，所述开路枝节微带线和所述宽枝节微带线左右对称地加载在半波长短路枝节微带线的两侧。

另外，在本发明的具体实施例方式中，所述的开环形枝节缺陷地结构(9)是通过开槽的方式印刻在介质基板的下表面的金属接地板上。

可选的，所述介质基板的相对介电常数为10.2，厚度为1.27mm，正切损耗是0.001；所述镀铜层和金属接地板的厚度均为35um。

由上，本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器可以有效抑制通带内的C波段卫星通信信号，无线局域网WLAN信号和X波段卫星通信信号，通过采用多模谐振器耦合开路枝节和开环型枝节缺陷地结构，不仅仅能实现四个陷波，并且在非陷波波段的传输特性良好；选用高介电常数的介质基板可以严格控制电路设计的尺寸，整个通带内***损耗较低，且具有良好的带外特性，滤波器陷波深度足够大，且满足窄带陷波的要求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

图1是本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器的上表面的结构示意图；

图2是本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器的下表面的结构示意图；

图3是本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器的侧面图；

图4是本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器的仿真示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。

如图1-3所示，本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器包括介质基板11、位于介质基板11的下表面12的金属接地板8和位于介质基板的上表面10的镀铜层的滤波器电路结构。在金属接地板8上开槽形成有开环型枝节缺陷地结构9。滤波器电路结构包括输入端馈线1、半波长短路枝节微带线2、开路枝节微带线3、直线型***耦合微带线4、圆形缺陷微带线5、宽枝节微带线6和输出端馈线7。

位于所述介质基板的上表面10的微带线结构整体对称，输入端馈线1、输出端馈线7分别位于介质基板的上表面10的两侧。所述半波长短路枝节微带线2位于介质基板的上表面10的中心处，所述圆形缺陷微带线5加载在半波长短路枝节微带线2的正上方，开路枝节微带线3分别加载半波长短路枝节微带线2两侧的下方，通过调整开路枝节微带线3的结构尺寸可以产生3.4-11.6GHz的超宽带。开环型枝节缺陷地结构9印刻在金属接地板8的中心位置，可以通过调整开环型枝节缺陷地结构9的开口环尺寸来调整陷波位置。

本发明的直线型***耦合微带线4加载在输入端馈线1和输出端馈线7上，并直接***到开路枝节微带线3和宽枝节微带线6之间形成交指耦合，并且直线型***耦合微带线4与上下两个微带线(宽枝节微带线6和开路枝节微带线3)耦合距离相等。

本发明的圆形缺陷微带线5加载在半波长短路枝节微带线2的上方，圆形缺陷可以改变该部分电流的密度，通过调节开环型枝节缺陷地结构9的开口环和宽枝节微带线6的尺寸，实现陷波可调。

进一步地，本发明的介质基板11的相对介电常数为10.2，尺寸为9mm*18.4mm，厚度为1.27mm，***损耗为0.001，电路镀铜层的厚度为35um。

本发明的超宽带带通滤波器设计：半波长短路枝节微带线2位于介质基板的上表面10的中心位置，在两侧的下方加载开路枝节微带线3，然后在上面耦合直线型微带线，并同时在介质基板11的双侧引入输入、输出馈线，形成超宽带带通滤波器。

陷波结构的设计：在半波长短路枝节微带线2的两侧的上方加载宽枝节微带线6形成开路谐振器，然后在上方加载圆形缺陷微带线5，并在金属接地板8印刻开环型枝节缺陷地结构9，以上结构就可以在滤波器的通带内产生四个陷波。

本发明的基于DGS的紧凑型多陷波超宽带滤波器能够实现陷波特性，采用仿真软件HFSS对该结构进行仿真计算，得到的仿真结果如图4所示。从图上可以看出，该滤波器的陷波中心频率分别位于4.1GHz、5.7GHz、7.9GHz和10.3GHz处，满足了多陷波特性，带外有两个传输零点，有效保证了良好的带外抑制特性。该超宽带滤波器整体尺寸为18.4mm*9mm，结构非常紧凑，利于集成。

本发明在半波长短路枝节微带线2两侧直接加载宽枝节微带线6形成开路谐振器，大幅度减小了滤波器的设计尺寸并形成7.9GHz处的陷波；在半波长短路枝节微带线2上方加载圆形缺陷微带线5可以形成5.7GHz的陷波；在金属接地板8上设置开环型枝节缺陷地结构9可以形成4.1GHz和10.3GHz处的两个陷波，成为具有四个陷波的超宽带带通滤波器，该滤波器具有陷波个数多，通带损耗低频带选择性高，带外抑制效果好等优势。

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。