一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷達的寬頻帶信號抑制和射頻模塊濾波的技術領域，尤其涉及一種寬 頻帶抑制的合成植入濾波器的技術領域。
【背景技術】
[0002] 均勻阻抗諧振器具有較好的頻譜特性，而階梯阻抗諧振器和環形諧振器設計方法 也非常成熟穩定，這些濾波器在各種雷達、無線通信和測繪等領域應用廣泛。為了達到多頻 帶或者寬頻帶的濾波或者頻帶抑制，通常采用級聯或者耦合的方法來設計濾波器。這些設 計方法可以取得較好的設計結果，方法也相對簡單。其存在的問題在于濾波器尺寸過大，而 多級級聯或滿足耦合需要的大尺寸造成插入損耗和噪聲系數的增大(惡化)。同時，在不同 的應用系統中，這些設計往往還要有相對應的匹配電路，進一步增加了電路的尺寸，同時增 加了設計成本。
【發明內容】
[0003] 本發明公開了一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，解決了電路匹配和植入問題， 提高了諧波抑制效果，保證了本振輸出信號的純凈，即降低了噪聲，同時也可以降低成本， 縮小電路尺寸。
[0004] 為了實現上述目的，本發明的技術方案為：一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，包 括均勻阻抗諧振器、階梯阻抗諧振器、環形諧振器，所述均勻阻抗諧振器、階梯阻抗諧振器 經彎曲變形嵌套在環形諧振器中，均勻阻抗諧振器位于階梯阻抗諧振器、環形諧振器之間， 所述階梯阻抗諧振器等分為六個單元，每個單元電長度為0，根據不同的阻抗值，將六個單 元分為三組Z1、Z2、Z3,電長度為2 0的Z1位于階梯阻抗諧振器中間，兩段電長度均為0 的Z3分別位于階梯阻抗諧振器的兩端，兩段電長度均為0的Z2分別位于Z3與Z1之間， 所述環形諧振器上帶有四個負載殘端，四個負載殘端均勻分布在環形諧振器上。
[0005] 所述均勻阻抗諧振器以中心頻率為諧振頻率，電長度為二分之一導波波長，阻抗 大小為特征阻抗50Q。
[0006] 所述階梯阻抗諧振器的電長度為二分之一導波波長，阻抗大小為特征阻抗50Q， 所述階梯阻抗諧振器的Z2與Zl、Z3有相同的基頻，在上頻段(大于中心頻率）的諧波或雜 散信號與均勻諧振器的諧波或雜散信號等幅反相。
[0007] 所述環形諧振器的電長度為二分之一導波波長，四個負載殘端均勻分布在環形諧 振器上，每兩個相鄰的負載殘端之間的圓弧長度是環形諧振器周長的四分之一。
[0008] 所述環形諧振器對下頻段(小于中心頻率）諧波的抑制通過負載殘端實現，四個負 載殘端只會影響環形諧振器偶模的諧振頻率，負載殘端的電長度與環形諧振器的周長成一 定比例的時候，下頻段就會生成一個可控的諧振信號，不同的比例條件下，產生的信號與中 心頻率之間的距離正相關且可控。
[0009] 本發明的工作原理是通過均勻阻抗諧振器、階梯阻抗諧振器在頻譜上的同幅反相 疊加來達到對于上頻段(大于中心頻率）的頻率抑制，保證了本振在多次倍頻程位置的諧波 信號可以得到很好的抑制；帶負載殘端的環形諧振器具有簡并模的功能，保證了濾波器在 下頻段(小于中心頻率）的信號抑制，將下頻段的信號抑制頻率范圍向高頻段擴展，保證本 振輸出信號的純凈，即降低了噪聲。
[0010] 本發明的一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，解決了電路匹配和植入問題，具有 即插即用的功能，提高了諧波抑制效果，保證了本振輸出信號的純凈（即降低了噪聲)，同時 簡化了設計流程，降低了成本，縮小了電路尺寸，具有很好的移植性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發明中階梯阻抗諧振器的原理示意圖， 圖2為本發明的結構示意圖。
[0012] 其中：1、均勻阻抗諧振器2、階梯阻抗諧振器 3、環形諧振器4、負載殘端。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明：本實施例是針對中心頻率為 8300MHz的雷達本振模塊的輸出信號進行的濾波器設計，以微帶線的形式來實現，其物理參 數是基于介電常數為2. 65、厚度為0. 93mm的聚四氟乙烯板，厚度0. 035mm的銅箱進行設計 的。
[0014] 如圖1所示，一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，包括均勻阻抗諧振器1、階梯阻 抗諧振器2、環形諧振器3,所述均勻阻抗諧振器1、階梯阻抗諧振器2經彎曲變形嵌套在環 形諧振器3中，均勻阻抗諧振器1位于階梯阻抗諧振器2、環形諧振器3之間。
[0015] 本發明中，均勻阻抗諧振器1和階梯阻抗諧振器2的電長度都是二分之一導波波 長(I)，根據特征阻抗計算公式和電長度與物理長度的轉換公式來進行均勻阻抗諧振器1 和階梯阻抗諧振器2物理參數的設計，特征阻抗&的計算公式：
其中W是寬度，d是介質厚度，％是有效介電常數。
[0016] 電長度〃與物理長度身專換公式，其中
c是光速，/是頻率： 根據以上公式可以計算出一個諧振頻率（中心頻率)為8300MHz、特征阻抗為50Q的二 分之一導波波長的均勻阻抗諧振器1的物理參數。
[0017]為了抑制中心頻率之后的每個倍頻頻率處的諧波信號，階梯阻抗諧振器2可以在 極寬的上頻帶多倍頻程處產生與諧波信號等幅反相的信號，通過與均勻阻抗諧振器1的耦 合實現與諧波信號的疊加抵消。階梯阻抗諧振器2的結構如圖2所示，為了進一步縮小濾波 器的尺寸，階梯阻抗諧振器2等分為六個單元，每個單元電長度為0，根據不同的阻抗值， 將六個單元分為三組Z1、Z2、Z3,電長度為2 0的Z1位于階梯阻抗諧振器2中間，兩段電長 度均為0的Z3分別位于階梯阻抗諧振器2的兩端，兩段電長度均為0的Z2分別位于Z3 與Z1之間，而Z2的阻抗大小與Z1或者Z3成一定比例，這個比例的選取遵循如下原則：首 先，Z2與Z1、Z3有相同的基頻，其次，產生的上頻段諧波信號的參數與均勻阻抗諧振器1的 諧波信號的參數等幅反相。最后通過矩形系數來確定最終二者之間的耦合系數，以確定間 隙的大小。耦合系數K可以通過如下公式得出：
其中，FBW是所需頻卒帶莧，K是耦合糸數，gl=0. 9588,g2=l. 2970,jl=_02028，j2=0. 9477,為分離元件低通濾波器的響應參數。
[0018] 如圖1所示，環形諧振器3上帶有四個負載殘端4,環形諧振器3可以將均勻阻抗 諧振器1下頻帶的諧振信號遠遠的推離中心頻率。環形諧振器3的直徑為D=V'諧振頻 率為8300MHz。環形諧振器3的下頻段抑制是通過四個負載殘端4實現的。根據擾動理論， 四個負載殘端4均勻分布在環形諧振器3上，每兩個相鄰的負載殘端4之間的電長度0s 是環形諧振器3周長0r的四分之一，通過橫向振動法可以計算出環形諧振器3的奇偶模， 如下公忒所沄，
從上述公式可以看出，四個負載殘端4只作用于環形諧振器3的偶模，也就是說只有偶 模的諧振頻率會被影響。當負載殘端4的電長度0s與環形諧振器3的周長0r的成一定的 比例的時候，下頻段就會產生一個可控的諧振信號，在本發明中這個比例是0s= 0.4 0r。 此時，環形諧振器3產生的信號與均勻阻抗諧振器1產生的雜散信號因反相疊加而互相抵 消，提高了對下頻段雜散鏡像信號的抑制水平。
[0019] 本發明中運用了兩種不同的耦合和嵌套結構，其一為將均勻阻抗諧振器1和階梯 阻抗諧振器2進行變形，形成圓環狀嵌套耦合結構；其二，將環形濾波器3與均勻阻抗諧振 器1、階梯阻抗諧振器2的結構進行嵌套耦合，實現了對應設計原理的獨立設計和匹配疊 加，具有即插即用的功能，提高了諧波抑制效果，保證了本振輸出信號的純凈，即降低了噪 聲，同時簡化了設計流程，降低了成本，縮小了電路尺寸，具有很好的移植性。
【主權項】
1. 一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，其特征在于：包括均勻阻抗諧振器、階梯阻抗 諧振器、環形諧振器，所述均勻阻抗諧振器、階梯阻抗諧振器經彎曲變形嵌套在環形諧振器 中，均勻阻抗諧振器位于階梯阻抗諧振器、環形諧振器之間，所述階梯阻抗諧振器等分為六 個單元，每個單元電長度為9，根據不同的阻抗值，將六個單元分為三組Z1、Z2、Z3,電長度 為2 0的Zl位于階梯阻抗諧振器中間，兩段電長度均為0的Z3分別位于階梯阻抗諧振器 的兩端，兩段電長度均為0的Z2分別位于Z3與Zl之間，所述環形諧振器上帶有四個負載 殘端，四個負載殘端均勻分布在環形諧振器上。2. 如權利要求1所述的寬頻帶抑制的合成植入濾波器，其特征在于：所述均勻阻抗諧 振器以中心頻率為諧振頻率，電長度為二分之一導波波長，阻抗大小為特征阻抗50Q。3. 如權利要求1所述的寬頻帶抑制的合成植入濾波器，其特征在于：所述階梯阻抗諧 振器的電長度為二分之一導波波長，阻抗大小為特征阻抗50Q，所述階梯阻抗諧振器的Z2 與Z1、Z3有相同的基頻，在上頻段(大于中心頻率）的諧波或雜散信號與均勻諧振器的諧波 或雜散信號等幅反相。4. 如權利要求1所述的寬頻帶抑制的合成植入濾波器，其特征在于：所述環形諧振器 的電長度為二分之一導波波長，四個負載殘端均勻分布在環形諧振器上，每兩個相鄰的負 載殘端之間的圓弧長度是環形諧振器周長的四分之一。5. 如權利要求1所述的寬頻帶抑制的合成植入濾波器，其特征在于：所述環形諧振器 對下頻段(小于中心頻率）諧波的抑制通過負載殘端實現，四個負載殘端只會影響環形諧振 器偶模的諧振頻率，當負載殘端的電長度與環形諧振器的周長成一定比例的時候，下頻段 就會生成一個可控的諧振信號，不同的比例條件下，產生的信號與中心頻率之間的距離正 相關且可控。
【專利摘要】本發明公開了一種寬頻帶抑制的合成植入濾波器，主要涉及雷達的寬頻帶信號抑制和射頻模塊濾波的技術領域。本發明包括階梯阻抗諧振器、均勻阻抗諧振器、帶負載殘端的環形諧振器，通過均勻阻抗諧振器、階梯阻抗諧振器在頻譜上的同幅反相疊加來達到對于上頻段（大于中心頻率）的頻率抑制，保證了本振在多次倍頻程位置的諧波信號可以得到很好的抑制；帶負載殘端的環形諧振器具有簡并模的功能，保證了濾波器在下頻段（小于中心頻率）的信號抑制，將下頻段的信號抑制頻率范圍向高頻段擴展，保證了本振輸出信號的純凈，即降低了噪聲，同時也可以保護本振模塊，使其避免因受系統其他模塊的干擾而燒毀，本發明的濾波器具有即插即用的功能，不會對整個負載網絡造成干擾，簡化了設計流程，具有很好的移植性。
【IPC分類】H01P1/212
【公開號】CN105186081
【申請號】CN201510486269
【發明人】高丁寧誠, 謝向前, 周濤, 施春榮, 陳瀚睿, 陸小虎
【申請人】中船重工鵬力（南京）大氣海洋信息系統有限公司, 中國船舶重工集團公司第七二四研究所, 中船重工鵬力（南京）智能裝備系統有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月11日