[发明专利]一种柔性超宽带带通滤波器

说明书

本发明公开了一种柔性超宽带带通滤波器，其包含超薄柔性介质基板、阶梯阻抗谐振器、半波长短路谐振器、交指耦合结构、蚀刻在交指耦合结构下方的缺陷地圆环结构。阶梯阻抗谐振器与半波长短路谐振器相互级联，形成滤波器的通带。交指耦合结构及蚀刻在交指耦合结构下方的缺陷地圆环结构构成LC并联谐振电路，在通带外额外产生传输零点，提高滤波器带外抑制水平。本发明拥有超宽带、小尺寸、高带外抑制水平及优秀的抗形变敏感性，可应用于微波传输及柔性电子器件技术领域。

技术领域

本发明涉及一种柔性超宽带带通滤波器，属于微波传输及柔性电子器件技术领域。

背景技术

近年来，柔性电子技术发展突飞猛进，已经成为各研究机构及科研公司竞相投资大力发展的新兴前沿技术。相较于传统刚性电路，柔性电子器件具有重量轻、可弯曲、可折叠、可延展且易于与复杂表面贴合等特点，一些较为复杂的结构布局在柔性基板上也可以进行弯曲拉伸操作，这是传统刚性基板无法比拟的。将柔性电子技术应用到传统刚性电路中设计出具有相同性能且可拉伸压缩和弯曲的柔性电子器件，这在“电子皮肤”，柔性屏幕及可穿戴设备等领域具有重要的应用。

在当代通讯系统中，滤波器一直是系统集成电路中不可或缺的模块。滤波器可以在系统中将多余频段有效滤除，得到特定频率的信号。滤波器包含诸多种类，诸如腔体滤波器、介质滤波器、SAW滤波器、BAW滤波器、微带滤波器。其中微带滤波器具有体积较小、结构紧凑、易于制作、便于与其他器件集成等优点，因此其具有广泛的应用前景。

超宽带技术作为一种面向低复杂度、低成本、低功耗、高数据传输率的短距离互联技术，最近几年来获得了飞速的发展。作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容，超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术在国内的研究已初具规模。

申请人对国内外相关技术文献进行检索发现，很多学者已经对柔性滤波器及超宽带带通滤波器的设计进行了一系列的探索研究。多数的超宽带带通滤波器结构在刚性介质基板上制作，不能满足在弯曲条件下的应用场景。少数建立在柔性基板上的超宽带带通滤波器虽满足柔性化应用场景，但通带外带外抑制水平较差且体积较大，不满足小型化及高带外抑制水平的滤波器需求。因此，有必要提供一种基于超薄柔性介质基板之上的，具有良好通带性能及高带外抑制水平的小型化柔性超宽带带通滤波器结构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种柔性超宽带带通滤波器结构。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

选用合适的介质材料作为超薄柔性介质基板，通常介质基板厚度小于0.1mm，且支持弯曲形变。

本发明利用阶梯阻抗谐振器作为滤波器的低通结构，在滤波器中起到低通滤波的作用。根据低通结构的既定截止频率及带外抑制水平，通过低通原型滤波器的衰减与归一化频率图形，确定低通结构的阶数，再根据不同阶数低通原型滤波器的原件值表，确定对应的归一化原件值。对于阶梯阻抗谐振器的高低特征阻抗微带线的电长度(θ_h，θ_l)可通过如下公式求得：

其中，R₀为滤波器阻抗，取50Ω，L与C为低通原型所对应的归一化原件值。Z_h与Z_l分别为高低特征阻抗微带线对应的特征阻抗值。在考虑到实际加工工艺限制的前提下，Z_h与Z_l的阻抗比值应尽可能大。根据公式，由设定的阻抗值计算出微带线的电长度，通过仿真软件最终确定不同微带线的实际长度与宽度。

本发明利用半波长短路谐振器作为滤波器的周期性带通结构。根据既定的超宽带带通滤波器的中心频率，将该谐振器的电长度在滤波器的中心频率处设定为二分之一波长，根据仿真软件最终可确定该谐振器的实际长度。