本發明屬于射頻與微波濾波器設計領域，具體涉及一種超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器。

背景技術：

微波濾波器是一種在一定頻率范圍內提供信號傳輸而在其它頻段抑制信號的頻率控制電路，是雷達系統、通信系統、測量系統等領域必不可少的組成部分。理想的濾波器是一種二端口網絡，它應該具有頻率選擇特性：即在通帶內信號能無衰減地傳輸，在阻帶內信號完全不能傳輸。按照通帶和阻帶相對位置的不同，微波濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻四種基本類型。其中，低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過,但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置，一般被用來抑制器件產生的高次諧波和其它有源器件產生的高頻噪音信號。

現代微波電路系統要求低通濾波器在通帶內具有小的插損，同時還必須要有高的帶外抑制度和寬的抑制頻帶范圍，以保證信號頻譜純凈，沒有其他頻段的干擾信號。此外濾波器的加工生產條件要容易滿足，結構形式不能太復雜，這樣在批量生產過程中能夠保證微波濾波器的一致性。

現有的微帶低通濾波器往往通過階躍阻抗結構實現。然而，這種結構的通帶和阻帶間過渡不夠陡峭，不能提供較寬的阻帶，寄生通帶較近，如要得到比較陡峭的截止頻率，則需要增加階數，這一方面會帶來更大的插損，另一方面將會使電路尺寸偏大，不適用于在對體積有要求的情況下，限制了它的應用。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器，克服或減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

本發明的目的通過如下技術方案實現：一種超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器，包括兩微帶線、以及設置于該兩微帶線之間的對稱諧振單元和非對稱諧振單元，

所述對稱諧振單元，包括高阻抗窄線、非均勻開路短截線、間隙電容，四段所述高阻抗窄線通過十字節相連，其中，所述上下兩高阻抗窄線各連接一段所述非均勻開路短截線，所述左右兩高阻抗窄線與所述非均勻開路短截線之間設置有所述間隔電容；

所述非對稱諧振單元，包括高阻抗窄線、非均勻開路短截線、間隙電容，三段所述高阻抗窄線通過T型節相連，其中，第一段所述高阻抗窄線用于連接所述對稱諧振單元，第二段所述高阻抗窄線用于連接所述微帶線，第三段所述高阻抗窄線用于連接所述非均勻開路短截線，所述高阻抗窄線與所述非均勻開路短截線之間設置有所述間隔電容。

優選地是，所述對稱諧振單元與所述非對稱諧振單元之間還連接有微帶線。

優選地是，所述非均勻開路短截線為軸對稱的鋸齒形。

優選地是，所述對稱諧振單元中的所述上下兩高阻抗窄線連接于所述非均勻開路短截線的中間位置，兩該非均勻開路短截線與所述左右兩高阻抗窄線之間各設置一處所述間隔電容；所述非對稱諧振單元中的所述高阻抗窄線連接于所述非均勻開路短截線的中間位置，該非均勻開路短截線與第二段所述高阻抗窄線以及第三段所述高阻抗窄線之間各設置一處所述間隔電容。

本發明所提供的一種超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器的有益效果在于，采用非對稱微帶諧振單元與對稱微帶諧振單元級聯的形式，這種結構能夠在阻帶內引入多個傳輸零點，這使得濾波器具有高的帶外抑制度和超寬阻帶特性且選擇性很好；另一方面，該形式低通濾波器能使電路具有慢波效應，有助于減小電路尺寸，實現低通濾波器的小型化。

附圖說明

圖1為本發明超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器的模型圖；

圖2為本發明超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器的原理圖；

圖3現有階躍阻抗線低通濾波器模型圖；

圖4為本發明超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器的S參數圖；

圖5現有階躍阻抗線低通濾波器的S參數圖。

附圖標記：

1-對稱諧振單元、2-非對稱諧振單元、3-高阻抗窄線、4-非均勻開路短截線、5-間隙電容。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下面結合附圖對本發明的超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器做進一步詳細說明。

如圖1所示，一種超寬阻帶小型化微帶諧振單元低通濾波器，包括兩微帶線、以及設置于該兩微帶線之間的對稱諧振單元1和非對稱諧振單元2，同時對稱諧振單元1與非對稱諧振單元2之間還能夠選擇連接另一微帶線。兩個諧振單元一端通過高阻抗窄線3連接到中間50Ω微帶線，另一端分別與輸入和輸出端連接，輸入輸出端口均為50Ω微帶線。另外，微帶介質基板可選用Rogers 4350(ε_r＝3.5)，基板厚度20mil。

對稱諧振單元1為對稱結構，包括高阻抗窄線3、非均勻開路短截線4、間隙電容5，具有低通特性和慢波效應并使阻帶加寬和結構小型化，高阻抗窄線3和非均勻開路短截線4的長度共同決定了濾波器的阻帶寬度和阻帶抑制。四段高阻抗窄線4通過十字節相連，其中，上下兩高阻抗窄線3各連接一段非均勻開路短截線4，該非均勻開路短截線4選擇為軸對稱的鋸齒形，并且該上下兩高阻抗窄線3連接于該軸對稱的鋸齒形非均勻開路短截線4的中間位置，左右兩高阻抗窄線3與非均勻開路短截線4之間設置有間隔電容5，該間隔電容5為四處分別位于兩非均勻開路短截線4與左右兩高阻抗窄線3之間，保證與高阻抗窄線3留有空隙。

非對稱諧振單元2為非對稱結構，其為對稱結構的一半，進一步加深了阻帶抑制，拓展了阻帶帶寬，也包括高阻抗窄線3、非均勻開路短截線4、間隙電容5。三段高阻抗窄線3通過T型節相連，其中，第一段高阻抗窄線3用于連接對稱諧振單元1，第二段高阻抗窄線3用于連接所述微帶線，第三段高阻抗窄線3用于連接非均勻開路短截線4，該非均勻開路短截線4選擇為軸對稱的鋸齒形，并且非對稱諧振單元2中的高阻抗窄線3連接于非均勻開路短截線4的中間位置，高阻抗窄線3與非均勻開路短截線4之間設置有間隔電容5，該間隔電容5為兩處分別位于該非均勻開路短截線4與第二段高阻抗窄線3以及第三段高阻抗窄線3之間，保證與高阻抗窄線3留有空隙。

如圖2所示，諧振單元1為對稱結構，主要由間隙電容5、高阻抗窄線3及非均勻開路短截線4組成。間隙電容5保證了信號在高頻處能過渡傳輸并減小衰減。高阻抗窄線3引入串聯電感效應，非均勻開路短截線4引入電容效應，兩者共同構成LC串聯諧振回路，這個串聯諧振回路能在濾波器通帶右側引入傳輸零點，傳輸零點的位置就是串聯諧振回路的諧振頻率，由于傳輸零點的存在使得阻帶加寬，并呈現低通特性。另外，緊湊型微帶諧振單元能呈現顯著的慢波效應，有助于減小濾波器的尺寸。

諧振單元2為非對稱結構，其截取諧振單元1的上半部分作為一個獨立的單元，這種非對稱結構使諧振單元的分布電感和電容進一步增大，阻帶中心頻率下降，并引入新的傳輸零點，在一定程度上加深了阻帶的抑制，更加拓寬了阻帶頻率范圍，同時慢波效應更為顯著。

如圖1至圖3所示，采用非對稱諧振單元與對稱諧振單元級聯的形式，這種結構能夠在阻帶內引入多個傳輸零點，這使得濾波器具有高的帶外抑制度和超寬阻帶特性且選擇性很好，其S參數曲線如圖4所示，與傳統的階躍阻抗微帶低通濾波器S參數曲線相比(如圖5所示)，阻帶內引入了三個傳輸零點，在-10dB以下頻率范圍為4.9～18.7GHz，相對帶寬為117％，相對帶寬提升24％；阻帶在-20dB以下頻率范圍為5.4～18GHz，相對帶寬為107％，相對帶寬提升40％。

另一方面，該形式低通濾波器能使電路具有慢波效應，有助于減小電路尺寸，實現低通濾波器的小型化，如圖2所示。與傳統的階躍阻抗微帶低通濾波器模型相比(如圖3所示)，整個模型尺寸僅為8.8mm×3.8mm，體積縮小到僅為原來的32.6％，非常緊湊和小巧。

為了更好的表現特性，參數比較如下表所示：

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。