CN101150215A - 滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种滤波器，包括输入端、输出端、第一阻抗线、第二阻抗线以及第三阻抗线。输入端用于馈入电磁波信号。输出端用于馈出电磁波信号。第一阻抗线与输入端及输出端电性连接。第二阻抗线与第一阻抗线电性连接。第三阻抗线围绕于第二阻抗线的外侧，并与第二阻抗线相互耦合。上述滤波器可增加截止频带的衰减速率，并有效抑制倍频处谐波的产生。

Description

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
无线通信产品在高功率状态下传输数据时，极易产生高频谐波噪声从而造成电磁干扰。为解决此问题，在设计无线通信产品的控制线路时，需增设滤波器以抑制所产生的高频谐波噪声。而实际的滤波器使用上会有二倍频及更高倍频以上谐波产生，故如何有效抑制二倍频及更高倍频以上谐波的产生为急需解决的问题。
请参阅图1，所示为现有技术的滤波器10的示意图。滤波器10包括输入端100、输出端102、高阻抗传输线12以及低阻抗传输线14。输入端100与输出端102分别与高阻抗传输线12的两侧电性连接，用于馈入与馈出电磁波信号。低阻抗传输线14包括第一耦合部140与第二耦合部142。高阻抗传输线12的两端分别与低阻抗传输线14的第一耦合部140与第二耦合部142电性连接。请参阅图2，所示为经电磁模拟所得图1的滤波器10的测试图。由图2可知，滤波器10应用于802.11a工作频段时，倍频处仅具有两个传输零点，不能有效抑制更高倍频的谐波。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种滤波器，可有效抑制倍频处的谐波产生并可增加截止频带的衰减频率。
一种滤波器包括输入端、输出端、第一阻抗线、第二阻抗线以及第三阻抗线。输入端用于馈入电磁波信号。输出端用于馈出电磁波信号。第一阻抗线与输入端及输出端电性连接。第二阻抗线与第一阻抗线电性连接。第三阻抗线围绕于第二阻抗线的外侧，并与第二阻抗线相互耦合。
上述滤波器利用外加的第三阻抗线环绕于第二阻抗线外侧的设计方式，可增加截止频带的衰减速率，并有效抑制倍频处谐波的产生。
附图说明
图1为现有技术的滤波器的示意图。
图2为经电磁模拟所得图1的滤波器的测试图。
图3为本发明实施方式的滤波器的示意图。
图4为本发明实施方式的滤波器的耦合效应示意图。
图5为经电磁模拟所得本发明实施方式的滤波器的测试图。
图6为现有技术的滤波器与本发明实施方式的滤波器的测试比较图。
具体实施方式
请参阅图3，所示为本发明实施方式中滤波器20的示意图。
在本实施方式中，滤波器20设置于基板上(未图示)，其包括输入端200、输出端202、第一阻抗线22、第二阻抗线24以及第三阻抗线26。在本实施方式中，滤波器20为低通滤波器。
输入端200用于馈入电磁波信号，输出端202用于馈出电磁波信号。在本实施方式中，输入端200与输出端202位于同一直线上。输入端200以及输出端202为滤波器20的50欧姆匹配阻抗。
第一阻抗线22包括第一传输线220、第二传输线222以及第三传输线224。第一传输线220、第二传输线222与第三传输线224依次首尾电性连接，并且第一传输线220与第三传输线224均与第二传输线222垂直连接，即第一传输线220与第三传输线224相互平行。在本实施方式中，输入端200与输出端202电性连接于第一阻抗线22的两侧，并且输入端200与第一传输线220电性连接，输出端202与第三传输线224电性连接。
第二阻抗线24包括第一耦合部240与第二耦合部242，分别与第一阻抗线22的两端电性连接，即第一耦合部240与第一传输线220的一端电性连接，第二耦合部242与第三传输线224的一端电性连接。第一耦合部240与第二耦合部242相互平行，并且第一耦合部240与第二耦合部242之间具有间隙，藉以相互耦合。
第三阻抗线26围绕于第二阻抗线24的外侧，并与第二阻抗线24之间具有间隙。在本实施方式中，第三阻抗线26包括第一耦合线260、第二耦合线262以及第三耦合线264，并且所述耦合线依次首尾电性连接。第一耦合线260与第三耦合线264均与第二耦合线262垂直连接，即第一耦合线260与第三耦合线264相互平行。第一耦合线260、第二耦合线262以及第三耦合线264围绕于第二阻抗线24的外侧，即第一耦合线260设置于第一耦合部240的一侧，并且与第一耦合部240产生耦合效应；第二耦合线262设置于第一耦合部240的另一侧与第二耦合部242的一侧，并且与第一耦合部240与第二耦合部242产生耦合效应；第三耦合线264设置于第二耦合部242的另一侧，并且与第二耦合部242产生耦合效应。请同时参阅图4，所示为本发明实施方式的滤波器20的耦合效应示意图。
在本实施方式中，第一耦合部240与第二耦合部242呈方形，第一传输线220、第二传输线222、第三传输线224、第一耦合线260、第二耦合线262以及第三耦合线264皆为条状方形。在本发明的其它实施方式中，第三阻抗线26也可为其它的形状，只需满足第三阻抗线26能够与第二阻抗线24之间能够产生耦合效应即可。
在本实施方式中，第一传输线220的长度约为1.4mm，宽度为0.25mm。第二传输线222的长度约为1.9mm，宽度约为0.25mm。第三传输线224的长度约为1.4mm，宽度约为0.25mm。第一耦合部240的长度约为1.4mm，宽度约为0.89mm。第二耦合部242的长度约为1.4mm，宽度约为0.89mm。第一耦合线260的长度约为1.02mm，宽度约为0.125mm。第二耦合线262的长度约为2.41mm，宽度约为0.125mm。第三耦合线264的长度约为1.02mm，宽度约为0.125mm。第一耦合部240与第二耦合部242之间的间距约为0.125mm。第二阻抗线24与第三阻抗线26之间的间距约为0.125mm。
请参阅图5，所示为经电磁模拟所得本发明实施方式中滤波器20的测试图。图中横轴表示通过滤波器20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202为阻抗匹配时，通过滤波器20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|。
在滤波器20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202为阻抗匹配时，通过滤波器20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5可知，本发明实施方式中滤波器20应用于5GHz(802.11a/g频段)的通信频段时，具有良好的滤波性能。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。
另请参阅图6，所示为现有技术的滤波器10与本发明实施方式的滤波器20的测试比较图。图6的曲线S11′、S21′与图2中所示的曲线S11′、S21′相同，图6的曲线S11、S21与图5中所示的曲线S11、S21相同。由图6可以看出，本发明实施方式的滤波器20的衰减速率大于现有技术滤波器10的衰减速率，并且本发明实施方式的滤波器20于倍频处产生一个额外的传输零点。
本发明实施方式的滤波器20不需串接额外的阻抗转换器，另滤波器20利用外加的第三阻抗线26围绕于第二阻抗线24外侧的设计方式，可增大滤波器20的总耦合量，从而使截止频带的衰减速率增加，同时滤波器20额外产生的传输零点可有效抑制倍频处谐波的产生。

Claims (10)

1.一种滤波器，包括：
输入端，用于馈入电磁波信号；
输出端，用于馈出电磁波信号；
第一阻抗线，与所述输入端及所述输出端电性连接；
第二阻抗线，与所述第一阻抗线电性连接；以及
第三阻抗线，围绕于所述第二阻抗线的外侧，并与所述第二阻抗线相互耦合。
2.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述输入端与所述输出端位于同一直线上，并且分别电性连接于所述第一阻抗线的两侧。
3.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第二阻抗线与所述第三阻抗线之间具有间隙，藉以相互耦合。
4.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第三阻抗线包括第一耦合线、第二耦合线以及第三耦合线，并且所述耦合线依次电性连接，所述第一耦合线与所述第三耦合线均与所述第二耦合线垂直连接。
5.如权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述第二阻抗线包括第一耦合部与第二耦合部，并且二者之间具有间隙，藉以相互耦合。
6.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述第一耦合部与所述第二耦合部相互平行，并且分别与所述第一阻抗线的两端电性连接。
7.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述第一耦合线设置于所述第一耦合部的一侧，所述第二耦合线设置于所述第一耦合部的另一侧与所述第二耦合部的一侧，所述第三耦合线设置于所述第二耦合部的另一侧。
8.如权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述第一阻抗线包括第一传输线、第二传输线以及第三传输线，所述传输线依次电性连接，并且所述第一传输线与所述第三传输线均与所述第二传输线垂直连接。
9.如权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述输入端与所述第一传输线电性连接，所述输出端与所述第三传输线电性连接。
10.如权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述第一传输线与所述第一耦合部电性连接，所述第三传输线与所述第二耦合部电性连接。
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