CN101630765A - 同轴线低通滤波器及其幅频特性改善的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴线低通滤波器，该同轴线低通滤波器的至少两低阻抗线段相互靠近至预定距离，该同轴线低通滤波器包括：耦合模块，设置在相互靠近至预定距离的所述两低阻抗线段之间，在所述两低阻抗线段之间产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。本发明还提供了相应的改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法。根据本发明在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善了同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。

Description

同轴线低通滤波器及其幅频特性改善的方法

技术领域

本发明涉及无线射频技术领域，具体涉及一种改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法及同轴线低通滤波器。

背景技术

现有技术中提供的同轴线低通滤波器，其模型如图1所示，其中细的内导体(直径小的)或称高阻抗线等效为串联的电感，粗的内导体(直径大的)或称低阻抗线等效为并联的电容，通过同轴线内导体直径大小的交替变化，实现低通滤波性能。同轴线低通滤波器可等效成有若干串联电感与若干接地电容构成的电路模型，如图2所示，这些等效电感和电容构成谐振回路，在低频段信号衰减较小，而在高频段信号衰减较大，使得低频信号可通过，而高频信号被阻止，以完成传输滤波功能。

如图3所示，图3为这种同轴线滤波器的传输幅频特性曲线，在低频段，如0-2GHz频段的信号能顺利通过，该频段称通带；频率高于2GHZ的信号随频率的升高，衰减会越来越大，称频率高于2GHz的频段为阻带。

同轴线低通滤波器，具有耐大功率，通带内信号衰减小的优点，常被运用于发射滤波器中，使得大功率的发射信号可通过，而比发射信号频率更高的无用信号得到抑制。

传输零点是指信号出现突变且衰减幅度明显的频点，在幅频特性曲线上表现为波谷，如图4所示，图4中示出的幅频特性曲线中具有三个传输零点。传输零点能够提高滤波器对信号的衰减度，低通滤波器的传输零点通常采用微带线或带状线实现。

现有技术中的同轴线低通滤波器不具有传输零点性能，现有的同轴线低通滤波器在需要对高频段信号有更高的抑制度时，通常只能通过增加低通滤波器的节数来实现，以及在外导体直径一定情况下，减小高阻抗线的直径，增大低阻抗的直径，从而改善高频段的幅频特性。

但是，增加滤波器节数意味着增加滤波器体积和成本；减小高阻抗线的直径，增大低阻抗的直径，会增加加工的难度。而具备传输零点的微带线或带状线低通滤波器，插入损耗太大，或者体积太大，难以运用到天馈系统前段的发射通道中。

发明内容

本发明实施例提供一种同轴线低通滤波器以及改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法，可得到更好的滤波性能。

本发明实施例提供一种同轴线低通滤波器，该同轴线低通滤波器的至少两低阻抗线段相互靠近至预定距离，包括：

耦合模块，设置在相互靠近至预定距离的所述两低阻抗线段之间，在所述两低阻抗线段之间产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；

所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

本发明实施例还提供一种改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法，包括：

在同轴线低通滤波器的两低阻抗线段产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；

调整所述耦合电容的值，使得所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

本发明实施例提供的技术方案中，在同轴线低通滤波器的两相邻低阻抗线段(电容)之间设置耦合模块(如金属探针或微带)，产生耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以实现传输零点，在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。由此可知，本发明提供的这种同轴线低通滤波器具有更好的滤波性能。

附图说明

图1为现有技术中的同轴线低通滤波器形状示意图；

图2为现有技术中的同轴线低通滤波器等效电路模型；

图3为现有技术中的同轴线滤波器的传输幅频特性曲线；

图4为现有技术中具有传输零点的同轴线滤波器的传输幅频特性曲线；

图5为本发明提供的同轴线低通滤波器传输零点的实现原理示意图；

图6a为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器结构示意图；

图6b为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器等效电路模型；

图7a为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器结构示意图；

图7b为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器等效电路模型；

图8为本发明实施例中提供的改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法流程图；

图9为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器结构示意图；

图10为本发明实施例中的同轴线低通滤波器仿真测试曲线。

具体实施方式

为了改善同轴线低通滤波器幅频特性，可在同轴线低通滤波器的两低阻抗线段(即较粗的线段)之间产生耦合电容C4，如图5所示，两低阻抗线段可等效为电容C1、C2，该耦合电容C4与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感L1构成并联谐振回路LC1，该并联谐振回路LC1在谐振频率上表现出来的阻抗理论上为无穷大，将该并联谐振回路LC1串联在低通滤波器主通道上时，传输幅频特性曲线会在并联谐振回路的谐振频率上出现传输零点。

另外，还可在低阻抗线段(等效电容C2)串联等效电感L3，C2与等效电感L3构成串联谐振回路LC2，串联谐振回路LC2在谐振频率上表现出来的阻抗理论上为无穷小，将串联谐振回路LC2并联在低通滤波器主通道上时，传输幅频特性曲线在串联谐振回路的谐振频率上会出现传输零点。

实施例一

本发明实施例中，通过在同轴线低通滤波器的主通道上构建一并联谐振回路，即通过在两低阻抗线段之间产生耦合电容与高阻抗线段等效电感来构建并联谐振回路，以实现传输零点。

本发明实施例中，在低通滤波器主通道的两低阻抗线段(等效为电容)之间设置耦合模块，以在两低阻抗线段之间产生的耦合电容，这两低阻抗线段可以是相邻的低阻抗线段，如图6a所示，也可以是不相邻的低阻抗线段，如图7a所示。

在两低阻抗线产生耦合得到一个耦合电容，需要让低阻抗线周围的电场产生耦合。具体地，将两低阻抗线段相互靠近至预定距离，然后在两低阻抗线段之间设置金属探针或采用微带或带状线将所述两低阻抗线段连接在一起。如图6a所示，为在相邻的两低阻抗线段之间设置金属探针的示意图，其等效电路图如图6b所示，其中C12为相邻的两低阻抗线段(等效电容分别为C1，C2)产生的耦合电容；如图7a所示为在不相邻的两低阻抗线段之间设置金属探针的示意图，其等效电路图如图7b所示，其中C(k，k+3)为在不相邻的两低阻抗线段(等效电容分别为Ck，Ck+3)之间产生的耦合电容。

参照图6a，在一种应用场景下，为了两低阻抗线段(C1，C2)相互靠近至预定距离，可以将低通滤波器折弯放置在一方形槽60中并固定，该槽60中间位置设置有一隔筋61，所述两低阻抗线段位于隔筋61两侧。

两低阻抗线段间设置耦合模块后产生的耦合电容，与在两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感形成并联谐振回路，该并联谐振回路的电容为低通滤波器中的两低阻抗线段(等效为电容)之间的耦合电容，调整该耦合电容的值，以使该谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

如果两低阻抗线段之间的高阻抗线段为多个，则在两低阻抗线段之间设置耦合模块之后会形成多个耦合电容。例如，按串联的顺序给低阻抗线编号，第一和第二低阻抗线段之间的耦合电容为C12，如图7a所示，在不相邻的两低阻抗线段(等效电容分别为Ck，Ck+3)之间产生的耦合电容为C(k，k+3)。并且，在所述隔筋上开一缺口62，将金属块63放置在隔筋61的缺口62中并固定。本实施例中，在低通滤波器的两低阻抗线段(电容)之间设置耦合模块，产生耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善了同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。

实施例二

本发明实施例提供了一种改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法，在低通滤波器的两相邻低阻抗线段(电容)之间设置金属块作为金属探针，产生耦合电容，构建并联谐振回路，该谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率，以实现传输零点。

如图8所示，本实施例提供的改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法具体包括：

S201，将同轴线低通滤波器折弯180°，使得两低阻抗线段靠近。

图6a为本发明实施例中提供的同轴线低通滤波器结构示意图。如图6a所示，具体地，将所述低通滤波器折弯放置在一槽60中并固定，该槽60通常为方形，也可根据情况采用其他结构类型。该槽中间位置设置有一隔筋61，所述两低阻抗线段位于隔筋61两侧，这样使得两低阻抗线段相互靠近至预定距离。

S202，在所述两低阻抗线段之间设置金属块63。

具体地，可以在隔筋61上开一缺口62，将金属块63固定在所述隔筋上的缺口62中。

这样，相邻的两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效电感L与耦合电容C构成并联谐振回路，如图6b所示。

S203，调整所述耦合电容C的值，使得所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

可通过下述步骤调整所述谐振回路的谐振频率：

调整金属块的尺寸和/或位置。具体地，可通过仿真测试得到所需的谐振回路的谐振频率，仿真测试得到的幅频特性曲线，如图10所示，图10中所示的同轴线低通滤波器仿真测试幅频特性曲线中的两个波谷即传输零点，能够提高滤波器对高频信号的衰减度，从而优化低通性能。

所述槽采用金属材料制成；

S204，在所述槽上方设置金属盖，与所述槽形成密闭空间，以屏蔽所述构成谐振回路的耦合模块、两低阻抗线段及其之间的高阻抗线段。

本实施例中，在低通滤波器的两相邻低阻抗线段(电容)之间设置金属块，产生耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以实现传输零点，在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。

实施例三

本实施例与实施例一基本相同，区别在于本实施例中是在不相邻的两低阻抗线段(电容)之间设置金属块，产生耦合电容。

在不相邻的两个低阻抗线段(电容)之间设置金属块，如图7a所示，将所述低通滤波器折弯放置在一槽中，将第k个低阻抗线段与第k+3低阻抗线段相互靠近至预定距离，并在第k个低阻抗线段与第k+3低阻抗线段之间设置金属块。由于在第k和第k+3低阻抗线段之间设置该金属块而产生的耦合电容为Cnm，即n＝k，m＝k+3。

这样，如图7b所示，第k个低阻抗线段与第k+3低阻抗线段之间的高阻抗线段等效电感Lk、Lk+1及Lk+2与C(k，k+2)构成并联谐振回路。

本实施例中，在低通滤波器的不相邻的两低阻抗线段(电容)之间设置金属块，产生耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以实现传输零点，在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。。

实施例四

本实施例中采用微带或带状金属线作为耦合模块，将低通滤波器中的两个低阻抗线段连接在一起，这两低阻抗线段可以是相邻的低阻抗线段，如图6a所示，也可以是不相邻的低阻抗线段，如图7a所示。在低阻抗线周围的电场产生耦合，等效得到耦合电容。

如图9所示，在一种应用场景下，为了两低阻抗线段(C1，C2)相互靠近至预定距离，将低通滤波器折弯放置在一方形槽90中并固定，该槽90中间位置设置有一隔筋91，两低阻抗线段(等效为电容C1、C2)位于隔筋91两侧。

采用微带或带状金属线92连接同轴线低通滤波器的两低阻抗线段(等效为电容C1、C2)，在所述两低阻抗线段之间产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。为了得到所需的谐振回路的谐振频率，可通过改变微带或带状金属线92的尺寸和/或位置，调整耦合电容的值。

所述槽90采用金属材料制成；

在槽90上方设置金属盖，与槽形成密闭空间，以屏蔽所述构成谐振回路的耦合模块、两低阻抗线段及其之间的高阻抗线段。

具体地，通过改变微带或带状金属线的尺寸和/或位置，调整耦合电容的值，并通过仿真测试得到所需的谐振回路的谐振频率。仿真测试得到的幅频特性曲线，如图10所示，图10中所示的同轴线低通滤波器仿真测试曲线中的两个波谷即传输零点，能够提高滤波器对高频信号的衰减度，从而优化低通性能。

本实施例中采用微带或带状金属线将两低阻抗线段连接在一起，在低阻抗线周围的电场产生耦合，得到耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以实现传输零点。

上述本发明实施例提供的技术方案中，在同轴线低通滤波器的两相邻低阻抗线段(电容)之间设置耦合模块，如金属探针(金属块)或微带，产生耦合电容，该耦合电容与高阻抗线段等效电感构成并联谐振回路，以实现传输零点，在高于该低通滤波器低通截止频率的高频段产生传输零点，改善同轴线低通滤波器幅频特性，得到更好的滤波性能。本发明提供的这种同轴线低通滤波器的传输幅频特性好，插入损耗小，易于制造且成本低。

以上所述仅为本发明的示范性实施方案而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1、一种同轴线低通滤波器，其特征在于，该同轴线低通滤波器的至少两低阻抗线段相互靠近至预定距离，包括：

耦合模块，设置在相互靠近至预定距离的所述两低阻抗线段之间，在所述两低阻抗线段之间产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；

所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

2、如权利要求1所述的同轴线低通滤波器，其特征在于，

所述耦合模块为金属块，所述低通滤波器被折弯放置在一槽中，所述槽中间位置设置有一隔筋，所述两低阻抗线段位于所述隔筋两侧；

所述耦合模块放置在所述隔筋的缺口中并固定。

3、如权利要求1所述的同轴线低通滤波器，其特征在于，

所述耦合模块为微带或带状金属线，所述低通滤波器被折弯放置在一方形槽中并固定，所述槽中间位置设置有一隔筋，所述两低阻抗线段位于所述隔筋两侧；

所述微带或带状金属线与所述两低阻抗线段连接。

4、如权利要求2或3中任一项所述的同轴线低通滤波器，其特征在于，

所述槽采用金属材料制成；

所述槽上方设置有金属盖，与所述槽形成密闭空间，所述构成谐振回路的耦合模块、所述两低阻抗线段及所述两低阻抗线段之间的线段置于所述密闭空间。

5、一种改善同轴线低通滤波器幅频特性的方法，其特征在于，包括：

在同轴线低通滤波器的两低阻抗线段产生耦合电容，该耦合电容与所述两低阻抗线段之间的高阻抗线段等效的电感构成谐振回路；

调整所述耦合电容的值，使得所述谐振回路的谐振频率高于该低通滤波器的低通截止频率。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在同轴线低通滤波器的两低阻抗线段产生耦合电容，包括：

将所述同轴线低通滤波器折弯，使得所述两低阻抗线段靠近至预定距离；

在所述两低阻抗线段之间设置耦合模块，所述耦合模块在在所述两低阻抗线段之间产生耦合电容。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将所述低通滤波器折弯，使得两低阻抗线段靠近，包括：

将所述低通滤波器折弯放置在一槽中并固定，该槽中间位置设置有一隔筋，所述两低阻抗线段位于所述隔筋两侧；

所述耦合模块为金属块，在所述两低阻抗线段之间设置耦合模块，包括：

在所述隔筋上开一缺口，该缺口用于放置所述金属块；

将所述金属块固定在所述隔筋上的缺口中。

8、如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述耦合模块为微带或带状金属线，所述在同轴线低通滤波器的两低阻抗线段产生耦合电容，包括：

将所述低通滤波器折弯，使得两低阻抗线段靠近至预定距离；

采用微带或带状金属线连接所述两低阻抗线段。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将所述低通滤波器折弯，使得两低阻抗线段靠近至预定距离，包括：

将低通滤波器折弯放置在一槽中并固定，该槽中间位置设置有一隔筋，所述两低阻抗线段位于所述隔筋两侧。

10、如权利要求7或9所述的方法，其特征在于，

所述槽采用金属材料制成；

在所述槽上方设置金属盖，与所述槽形成密闭空间，所述耦合模块、所述两低阻抗线段及所述两低阻抗线段之间的线段置于所述密闭空间。

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