可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及可應用于射頻前端電路的多頻段帶通濾波器，具體涉及應用于DCSWLANWiMAX5G W1-Fi系統的小型化四通帶平面濾波器。
【背景技術】
[0002]隨著信息產業的飛速發展，各種通信系統不斷涌現，無線通信技術的飛速發展以及全球通信頻段的日益緊張更是對微波濾波器提出了更加嚴格的要求。目前，5G W1-Fi引起了廣泛的關注，5G W1-Fi的頻帶為5.15-5.85 GHz，這就需要相對較寬的帶寬來滿足無線通信的需求，因此設計一款能既能夠覆蓋5G W1-Fi頻段，同時也能夠兼容DCS、WLAN、WiMAX頻段的平面濾波器迫在眉睫。
[0003]目前很少有多頻濾波器涉及覆蓋5GW1-Fi頻段，因為該頻段需要相對較寬的帶寬，同時也要兼顧好其它通帶的性能，因此受到學者們的廣泛關注。國內外學者已經開始重視這個方向并做了一些探索。在多頻帶的濾波電路方面，常規做法有兩種:一是使用多個諧振器或者多種諧振器，已有很多研究成果，但是，多種或者多個諧振器組成的諧振電路使得電路的實際尺寸過大，不利于電路的小型化發展趨勢，二是使用多個模式的諧振器，雖然在一定程度上節省了電路的尺寸，但是由于5G W1-Fi的帶寬要求，能夠覆蓋整個5G W1-Fi頻段的多模式諧振器還很少在相關研究及文獻中發現。在文獻《Q.-X.Chu, Z.C.Zhangand F.C.Chen，“Compact quad-band filter using stub-loaded quarter-wavelengthresonators and stub-loaded half-wavelength SIRs，” Internat1nal MicrowaveSymposium, pp.1-3, 2014》中的 5G W1-Fi 頻段為 5.62-5.896 GHz，不能滿足 5G W1-Fi頻段的需求，而且，DCS (1.8 GHz)頻段和WLAN (2.45 GHz)頻段之間沒有傳輸零點，使其通帶的選擇性很差。而文獻《C.-M.Cheng and C.F.Yang, “Develop quad-band(1.57/2.45/3.5/5.2 GHz) bandpass filters on the ceramic substrate,，，IEEEMicrow.Wireless Compon.Lett.vol.20, n0.5, pp.268-270，May.2010》中實現了5G W1-Fi頻段的覆蓋，然而WLAN (2.45 GHz)頻段和W1-MAX(3.5 GHz)頻段的帶寬分別為760MHz和380MHz，遠遠超過了所需的帶寬。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提出了一種可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器。本發明中，該濾波器的四個工作頻段的中心頻率分別為1.8 GHz (DCS工作頻段)、2.45 GHz (WLAN工作頻段)、3.5 GHz (WiMAX工作頻段)和5.15-5.85 GHz (5G W1-Fi工作頻段)；既能夠滿足無線通信系統對微波器件小型化的需求(19.8 mmX15.8 mm)，同時各個工作頻帶的帶寬能夠很好的覆蓋所需的頻率段，而且各個頻帶的通帶內插損小，通帶間的選擇性好，通帶外的抑制高；該濾波器是由輸入輸出饋電線和兩個諧振器組成，兩個諧振器分別是短路枝節中心加載諧振器和一種新型的八模式諧振器，兩個諧振器相互獨立；八模式諧振器產生八個諧振模式形成三個通頻帶，短路枝節中心加載諧振器產生兩個諧振模式形成一個通帶；此外，饋電線采用勾型結構引入源負載耦合，產生傳輸零點，使得本發明不但具有很高的選擇性，阻帶抑制效果也很好；本發明可用于各類射頻前端系統中，相比于目前的平面濾波器而言，更有利于器件的集成化和小型化。
[0005]為實現本發明目的，本發明采用的技術方案如下。
[0006]可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器，所述四個無線通信頻段系統為DCS/WLAN/WiMAX/5G W1-Fi系統，所述小型化四通帶平面濾波器包括上層微帶結構、中間介質基板和底層金屬地板；上層微帶結構為上下中心對稱結構，包括兩個諧振器、輸入輸出端口及饋電線，兩個諧振器分別為八模式諧振器和中心位置加載有短路枝節的諧振器，兩個諧振器之間相互獨立；八模式諧振器用于產生八個諧振模式，其中四個相同的諧振模式通過引入諧振器枝節間的耦合分離開來，形成一個帶寬較寬的通頻帶，用來覆蓋5GW1-Fi (5.15-5.85GHz)頻段，剩余四個諧振模式分別用來覆蓋DCS (1.8GHz)頻段和WLAN(2.45GHz)頻段，從而形成了三個通頻帶；同時，位于饋電線一側的所述中心位置加載有短路枝節的諧振器用于產生兩個諧振頻率，形成另外一個通帶，中心位置加載有短路枝節的諧振器嵌入在八模式諧振器的兩個枝節之間，因此并沒有增加電路的實際尺寸。
[0007]進一步的，所述上層微帶結構的上下對稱電路結構中，位于上半部分的對稱電路結構由Ι/P端口、第一饋電線以及所述兩個諧振器的組成；所述饋電線為由第一微帶線、第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線順次連接構成的微帶線，第二微帶線、第三微帶線、第四微帶線、第五微帶線呈矩形走勢連接形成勾型結構；中心位置加載有短路枝節的諧振器的上半部分由第六微帶線、第七微帶線、第八微帶線、第九微帶線以及作為短路枝節的第十微帶線構成的微帶線；八模式諧振器的上半部分包括順次連接的第十一微帶線、第十二微帶線、第十三微帶線、第十四微帶線，順次連接的第十五饋電線、第十六微帶線、第十七微帶線、第十八微帶線、第十九微帶線，和順次連接的第二十微帶線、第二十一微帶線、第二十二諧振器、第二十三微帶線、第二十四微帶線、第二十五微帶線，第二十五微帶線末端即上下對稱電路結構的對稱軸上連接有作為短路枝節的第二十六微帶線；所述第二十四微帶線還與第十七微帶線、第十八微帶線之間的連接端連接。
[0008]進一步的，第六微帶線、第七微帶線、第八微帶線、第九微帶線順次呈矩形走勢連接形成勾型結構，作為短路枝節的第十微帶線加載在第九微帶線的末端即上下對稱電路結構的對稱軸上。
[0009]進一步的，層微帶結構的電路的拓撲結構中具有四個枝節耦合區域，用來調節通頻帶的帶寬；此外，饋電線采用勾型結構引入源負載耦合，增加了信號的傳輸路徑，從而產生了多個傳輸零點，使四個通頻帶均具有很高的選擇性；分別為第一耦合區域、第二耦合區域、第三耦合區域和第四耦合區域；第一耦合區域包括第十四微帶線和第十五微帶線；第二耦合區域包括第十九微帶線及與第十九微帶線對稱的部分；第三耦合區域與第一耦合區域上下對稱；第四耦合區域包括第六微帶線及與第六微帶線對稱的部分；通過調節這四個耦合區域的耦合強度，可調節通頻帶的帶寬；耦合強度的大小可通過調節第一耦合區域中第十四微帶線和第十五微帶線的間距和長度、第二耦合區域中第十九微帶線和與第十九微帶線對稱的下部分微帶線間的間距和長度、第四耦合區域中第六微帶線和與第六微帶線對稱的下部分微帶線間的間距和長度來控制，第三耦合區域和第一耦合區域上下對稱，調節的原理相同。
[0010]進一步的，所述勾型結構中第四微帶線和與第四微帶線對稱的微帶線之間形成源負載耦合，增加了信號傳輸的路徑，從而產生多個傳輸零點，使四個通頻帶均具有很高的選擇性。
[0011]與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果:
(I)本發明的四個工作頻段的中心頻率分別為1.8 GHz (DCS工作頻段)、2.45 GHz(WLAN 工作頻段)、3.5 GHz (WiMAX 工作頻段)和 5.15-5.85 GHz (5G W1-Fi 工作頻段)，既能夠滿足無線通信系統對微波器件小型化的需求(19.8 mmX15.8 mm)，同時各個工作頻帶的帶寬能夠很好的覆蓋所需的頻率段。
[0012](2)本發明在饋電結構中饋電線采用勾型結構引入源負載耦合，增加了信號的傳輸路徑，從而產生多個傳輸零點，使得臨近的DCS (1.8 GHz)頻段和WLAN (2.45 GHz)頻段之間有一個傳輸零點，實現了很好的通帶選擇性。而且各個頻帶的通帶內插損小，通帶間的選擇性好，通帶外的抑制高以及電路尺寸均達到很高的標準。
【附圖說明】
[0013]圖1本發明一種可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器的結構圖。
[0014]圖2是本發明一種可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器的尺寸標注圖。
[0015]圖3是S11參數、S21參數的仿真結果和實測結果圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0017]如圖1所示，一種可用于四個無線通信頻段系統的小型化四通帶平面濾波器，包括上層微帶結構、中間介質基板和底層金屬地板；上層微帶結構包括兩個諧振器、輸入輸出端口及饋電線，呈上下對稱結構分布；其中，兩個諧振器分別是短路枝節中心加載諧振器和一種八模式諧振器，兩個諧振器之間相互獨立；當輸入輸出端口加入激勵時，八模式諧振器可以產生八個諧振模式，從而形成三個通頻帶；同時，位于饋電線一側的短路枝節中心加載諧振器也產生兩個諧振頻率，從而形成另外一個通帶，該諧振器嵌入在新型的八模式諧振器的兩個枝節之間，因此并沒有增加電路的實際尺寸；在電路的拓撲