CN101034881A - 带通滤波器 - Google Patents

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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
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Abstract

一种带通滤波器，包括输入端、输出端、第一谐振器、第二谐振器及第三谐振器。第一谐振器一端接地，另一端连接第一电容。第二谐振器一端接地，另一端连接第二电容，且与第一谐振器平行设置。第三谐振器一端接地，另一端连接第三电容，且平行设置于第一谐振器与第二谐振器之间。输入端电性连接于第一谐振器，并用于馈入电磁波信号。输出端电性连接于第二谐振器，并用于馈出电磁波信号。其中，第一谐振器接第一电容的一端与第二谐振器接第二电容的一端位于滤波器的同一侧，第三谐振器接第三电容的一端位于滤波器的另一侧。本发明的带通滤波器在不影响滤波器性能的前提下，具有较小体积并在通带范围内具有较大的带宽。

Description

带通滤波器
【技术领域】
本发明涉及一种高频组件，尤其涉及一种滤波器。
【背景技术】
近年来，由于移动通信产品的市场需求大增，使得无线通信的发展更为迅速，在众多无线通信标准中，最引人注目的为美国电气电子工程师协会(以下简称：IEEE)制定的802.11无线局域网络(Wireless Local AreaNetwork)协议。该协议制定于1997年，其不仅提供了无线通信上许多前所未有的功能，而且提供了可令各种不同品牌的无线通信产品得以相互沟通的解决方案。该协议的制定无疑为无线通信发展开启了一个新的里程碑。
然而，在1999年9月间，IEEE为使802.11协议能成为美国电气电子工程师协会(IEEE)/美国国家标准协会(ANSI)及国际标准组织(ISO)/国际电子技术公会(IEC)间的联合标准，对其作了更进一步修订，其修订内容中增加了两项重要内容，即IEEE 802.11a协议及IEEE 802.11b协议，根据两项协议规定，在扩展的标准物理层中，其工作频带必须分别设置于5GHz及2.45GHz。
此外，由于诸多无线通信产品均朝向轻、薄、短、小的方向发展，故要求滤波器所占面积亦应相应较小。故如何在兼顾滤波器效能的前提下，同时将滤波器所占的面积减小并能实现较大的带宽乃当今滤波器设计的一大挑战。
【发明内容】
有鉴于此，有必要提供一种带通滤波器，以在不影响滤波器性能的前提下具有较小体积并在通带范围内具有较大的带宽。
一种带通滤波器，包括输入端、输出端、第一谐振器、第二谐振器及第三谐振器。第一谐振器一端接地，另一端连接第一电容。第二谐振器一端接地，另一端连接第二电容，且与第一谐振器平行设置。第三谐振器一端接地，另一端连接第三电容，且平行设置于第一谐振器与第二谐振器之间。输入端电性连接于第一谐振器，并用于馈入电磁波信号。输出端电性连接于第二谐振器，并用于馈出电磁波信号。第一谐振器接第一电容的一端与第二谐振器接第二电容的一端位于滤波器的同一侧，第三谐振器接第三电容的一端位于滤波器的另一侧。
上述带通滤波器是利用单端的步阶阻抗谐振器进行紧密排列而成，不仅可以减少其所占的体积，同时还具有较好的滤波效能并且在通带范围内具有较大的带宽。
【附图说明】
图1为本发明实施方式中带通滤波器的示意图。
图2为经电磁模拟所得本发明实施方式中带通滤波器的测试图。
【具体实施方式】
请参阅图1，所示为本发明实施方式中带通滤波器10的示意图。
在本实施方式中，带通滤波器10设置于基板20上，其包括输入端100、输出端120、第一谐振器140、第二谐振器160以及第三谐振器180。
输入端100用于馈入电磁波信号，输出端120用于馈出电磁波信号，输入端100与输出端120位于同一直线上。输入端100以及输出端120为带通滤波器10的50欧姆匹配阻抗。
第一谐振器140电性连接于输入端100，第二谐振器160电性连接于输出端120，且与第一谐振器140平行设置。第三谐振器180平行设置于第一谐振器140与第二谐振器160之间，且与二者交错排列。
第一谐振器140包括第一耦接部142，以及电性连接于第一耦接部142的第一耦合线144。第一耦接部142大致呈方形，包括第一末端1420。第一末端1420与微型电容C1相连。在本实施方式中，微型电容C1的电容值为0.5PF。第一耦合线144的一端为第一接地端1440，另一端与第一耦接部142的第一末端1420的相对端相连。在本实施方式中，第一耦合线144的另一端与第一末端1420相对端的一侧相连。输入端100电性连接于第一耦合线144的大致中部。
第二谐振器160包括第二耦接部162，以及电性连接于第二耦接部162的第二耦合线164。第二耦接部162大致呈方形，包括第二末端1620。第二末端1620与微型电容C2相连。在本实施方式中，微型电容C2的电容值为0.5PF。第二耦合线164的一端为第二接地端1640，另一端与第二耦接部162的第二末端1620的相对端相连。在本实施方式中，第二耦合线164的另一端与第二末端1620相对端的一侧相连。输出端120电性连接于第二耦合线164的大致中部。
第三谐振器180包括第三耦接部182，以及电性连接于第三耦接部182的第三耦合线184。第三耦接部182大致呈方形，包括第三末端1820。第三末端1820与微型电容C3相连。在本实施方式中，微型电容C3的电容值为0.5PF。第三耦合线184的一端为第三接地端1840，另一端与第三耦接部182的第三末端1820的相对端相连。在本实施方式中，第三耦合线184的另一端与第三末端1820相对端的中部相连。
在本实施方式中，第一耦接部142、第二耦接部162以及第三耦接部182的大小、形状完全相同。第一耦合线144、第二耦合线164以及第三耦合线184的长度、宽度亦相等。
第一谐振器140与第二谐振器160对称设置于第三谐振器180的两侧。第一耦合线144、第二耦合线164、第三耦合线184三者相互平行，且第三耦合线184与第一耦合线144、第二耦合线164交错排列。第一耦接部142的第一末端1420与第二耦接部162的第二末端1620位于带通滤波器10的一侧。第三耦接部182的第三末端1820位于带通滤波器10的另一侧，并且邻近于第一耦合线144、第二耦合线164的第一接地端1440、第二接地端1640。
从输入端100传来的电磁波信号被馈入至第一谐振器140。第一谐振器140的第一耦合线144与第一耦接部142之间形成共振，并利用第一耦合线144与第三耦合线184之间的耦合，将电磁波信号传给第三谐振器180。第三谐振器180的第三耦合线184与第三耦接部182之间形成共振，并利用第三耦合线184与第二耦合线164之间的耦合，将电磁波信号传给第二谐振器160。从而电磁波信号自输出端120馈出。在电磁波信号自馈入至馈出的整个过程中，第三耦合线184与第一耦接部142、第二耦接部162之间，以及第三耦接部182与第一耦合线144、第二耦合线164之间亦具有耦合效应。
本实施方式中的滤波器10不需要增加额外的阻抗转换器，另每一谐振器140、160、180的接地端1440、1640、1840分别连接一个接地贯孔(未图示)，末端1420、1620、1820分别连接微型电容C1、C2、C3，以缩短谐振器的长度，从而达到缩小滤波器10体积的功效。
请参阅图2，所示为经电磁模拟所得本发明实施方式中带通滤波器10的测试图。图中横轴表示通过带通滤波器10的信号的频率(单位：GHz)，纵轴表示幅度(单位：dB)，象限区包括透射的散射参数(S-parameter：S21)的幅度以及反射的散射参数(S-parameter：S11)的幅度。透射的散射参数(S21)表示在输出端120为阻抗匹配时，通过带通滤波器10的信号的输入功率与输出功率之间的关系，其相应的数学函数为：
输出功率/输入功率(dB)＝20×Log|S21|。
在带通滤波器10的信号传输过程中，信号的部分功率被反射回信号源。被反射回信号源的功率称为反射功率。在输出端120为阻抗匹配时，通过带通滤波器10的信号的入射功率与反射功率之间的关系的相应的数学函数如下：
反射功率/入射功率(dB)＝20×Log|S11|。
由图2可知，本发明实施方式中带通滤波器10具有良好的带通滤波器性能。从曲线|S21|可观察到，通带频段与衰减频段间形成陡的“过渡坡”，并且在通带频率范围内的信号的插入损耗接近0。同时从曲线|S11|可观察到，在通带频段内的信号反射损耗绝对值大于10，而在通带频段外，则信号反射损耗绝对值小于10。此外，本发明实施方式中带通滤波器10在通带频段(5GHz)附近具有较大的带宽，其总带宽为4900MHz-5820MHz，可应用于日本(JAP)使用频带(4900MHz-5320MHz)与美国(US)使用频带(5150MHz-5350MHz；5745MHz-5820MHz)。
本发明实施方式中的带通滤波器10是由三个非对称式步阶阻抗谐振器140、160、180组合而成，每个非对称式步阶阻抗谐振器140、160、180皆由单端的耦接部142、162、182分别与耦合线144、164、184电性连接而成。带通滤波器10利用单端的步阶阻抗谐振器140、160、180反向交错排列的形式使各谐振器之间的距离更紧密，不仅具有较好的滤波效能，同时还可以减少其所占的体积并实现较大的带宽。

Claims (10)

1.一种带通滤波器，其特征在于包括：
第一谐振器，一端接地，另一端连接第一电容；
第二谐振器，一端接地，另一端连接第二电容，且与所述第一谐振器平行设置；
第三谐振器，一端接地，另一端连接第三电容，且平行设置于所述第一谐振器与所述第二谐振器之间；
输入端，用于向所述第一谐振器馈入电磁波信号，且电性连接于所述第一谐振器；
输出端，用于从所述第二谐振器馈出电磁波信号，且电性连接于所述第二谐振器；
其中，所述第一谐振器连接所述第一电容的一端与所述第二谐振器连接所述第二电容的一端位于所述带通滤波器的同一侧，所述第三谐振器连接所述第三电容的一端位于所述带通滤波器的另一侧。
2.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述第三谐振器与所述第一谐振器以及所述第二谐振器是交错排列。
3.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述输入端与所述输出端分别为所述带通滤波器的50欧姆匹配阻抗。
4.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述输入端与所述输出端位于同一直线上。
5.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述第一谐振器与所述第二谐振器对称设置于所述第三谐振器两侧。
6.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述第一谐振器、所述第二谐振器以及所述第三谐振器皆为非对称式步阶阻抗谐振器。
7.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于所述第一谐振器包括第一耦接部，以及电性连接于所述第一耦接部的第一耦合线，所述第一耦合线的一端与所述第一耦接部相连，另一端接地。
8.如权利要求7所述的带通滤波器，其特征在于所述第二谐振器包括第二耦接部，以及电性连接于所述第二耦接部的第二耦合线，所述第二耦合线的一端与所述第二耦接部相连，另一端接地。
9.如权利要求8所述的带通滤波器，其特征在于所述第三谐振器包括第三耦接部，以及电性连接于所述第三耦接部的第三耦合线，所述第三耦合线的一端与所述第三耦接部相连，另一端接地。
10.如权利要求8所述的带通滤波器，其特征在于所述输入端与所述第一耦合线电性连接，所述输出端与所述第二耦合线电性连接。
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