CN101662056A - 一种三频微波带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种三频微波带通滤波器，该微带三频带通滤波器采用两组不同的阶梯阻抗谐振器，在滤波器的长阶梯阻抗谐振器(1)和长阶梯阻抗谐振器(2)之间采用反平行耦合线形式，短阶梯阻抗谐振器(3)和短阶梯阻抗谐振器(4)之间采用端耦合形式，输入和输出同时采用间隙耦合形式。利用长阶梯阻抗谐振器耦合形成滤波器的第一和第三通带，短阶梯阻抗谐振器的耦合形成滤波器的第二通带。利用不同的谐振器形成滤波器的三个通带，采用的耦合形式可以对滤波器的带宽实现有效控制。本发明可应用于微波通信系统。

Description

一种三频微波带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种采用新型耦合结构的三频微波带通滤波器，属于微波通信设备技术领域。
背景技术
作为通信系统中的一个关键器件，微波滤波器的多频化设计成为其中的关键技术。通常，在一个宽通带插入一个阻带的方法来实现多频段率微波滤波器，可以通过一个宽带带通滤波器与一个窄带带阻滤波器串联实现；或者是通过两个不同的带通滤波器并联的方法实现，为了实现输入输出端的阻抗匹配，通常需要在端口与滤波器之间插入阻抗匹配网络。但是上述应用都是基于单频段滤波器的设计方法，同时外接阻抗匹配网络将导致占用较大的电路面积和更大的出入损耗，以及设计的难度。阶梯阻抗谐振器由于其电路简单，谐振器谐振频率易控制等特性被广泛应用在带通滤波器的设计中。特别是，阶梯阻抗谐振器耦合结构由于其优良的特性，以及谐振器的基频和谐波频率易控制的特点被广泛应用到双频段微波滤波器的设计中。但是要实现三个或者更多的通带时，采用抽头式输入和输出结构，为了同时达到三个频段的外部品质因数，外接阻抗匹配网络也难以达到；而采用间隙耦合结构，所能达到控制频段也只有两个。
发明内容
本发明的目的是，设计一种新的三频微波带通滤波器，采用一种较简单的耦合方法来实现，即将反向平行耦合结构和间隙耦合结构用于微波滤波器，实现三频带通特性滤波，所得到的滤波器的带宽不但可以控制，而且反向平行耦合结构在阻带能产生的传输零点，能有效地改善滤波器的阻带特性。
实现本发明的技术方案是：所述三频微波带通滤波器采用两组不同的阶梯阻抗谐振器，在滤波器的阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)之间采用反平行耦合线形式，阶梯阻抗谐振器(3)和阶梯阻抗谐振器(4)之间采用端耦合形式，输入和输出同时采用间隙耦合形式。阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)为长阶梯阻抗谐振器，阶梯阻抗谐振器(3)和阶梯阻抗谐振器(4)为短阶梯阻抗谐振器。利用长阶梯阻抗谐振器耦合形成滤波器的第一和第三通带，短阶梯阻抗谐振器的耦合形成滤波器的第二通带。
利用不同的谐振器形成滤波器的三个通带，采用的耦合形式可以对滤波器的带宽实现有效控制。
如图1所示为反向平行耦合线结构图，反平行耦合线结构由阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)构成，其重叠长度为(6)；由于阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)具有双频特性，因此具有两个谐振频率，形成滤波器的第一和第三频段。
如图2所示为间隙耦合的输入/输出结构图，间隙耦合的输入和输出耦合结构由变细的传输线构成，其与阶梯阻抗谐振器(1)或(2)的距离为(8)，重叠长度为(7)。
如图3所示为本发明三频段微波带通滤波器的布局示意图，本发明采用由反向平行耦合线结构与间隙耦合输入/输出结构组合而成的三频微波带通滤波器。信号从输入端口(11)输入，由间隙耦合结构分别输入到由阶梯阻抗谐振器(1)与阶梯阻抗谐振器(2)组成的反向平行耦合线结构和由阶梯阻抗谐振器(3)与阶梯阻抗谐振器(4)组成的间隙耦合结构，然后再通过间隙耦合结构耦合到输出端口(12)。
由于采用阶梯阻抗谐振器(1)和(2)为长阶梯阻抗谐振器，形成了滤波器的第一和第三频段，谐振器间的距离(5)和重叠长度(6)的改变可以控制谐振器间的耦合在两个频段的强度；增加(5)或者(6)可以使两个频段带宽增加；距离(5)的取值范围为0.1mm-0.8mm，重叠长度(6)的取值范围为3.2mm-9.4mm，第一和第三通带相对带宽的典型值分别为7.5％和3％。采用阶梯阻抗谐振器(3)和(4)为短阶梯阻抗谐振器，形成滤波器的第二频段，滤波器的带宽也可以通过改变谐振器之间的间隙宽度来控制，相对带宽的典型值为4％。反向平行耦合结构在滤波器的阻带产生的传输零点，改善了滤波器的阻带特性。传输零点的位置由重叠长度(6)控制；输入和输出都采用间隙耦合的形式，改变输入输出传输线与阶梯阻抗谐振器(1)或(2)的重叠长度(7)和之间距离(8)，可以调节第一和第三两个频带的品质因数，(7)和(8)的取值范围分别是2mm-8mm和0.1mm-0.4mm；改变输入输出传输线与阶梯阻抗谐振器(3)或(4)间的距离(9)，可以改变第二频段的品质因数，(9)越小，外部品质因数越小，(9)的取值范围为0.1mm-0.4mm，(10)的取值范围是0.1mm-0.3mm。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明在不增加电路面积和加工复杂度的前提下，采用阶梯阻抗谐振器可以实现对滤波器通带位置的控制；采用间隙耦合结构的滤波器可以实现对滤波器带宽的控制；采用反向平行耦合线结构可以在该滤波器的阻带形成传输零点，无需引入交叉耦合，有效地改善滤波器的阻带特性；本发明设计紧凑，易于集成，电路加工方便。
本发明可用于微波通信系统实现多频段共用。
附图说明
图1是反向平行耦合线结构图；
图2是采用间隙耦合的输入/输出结构图；
图3是三频段微波带通滤波器的布局示意图；
图中：(1)为阶梯阻抗谐振器；(2)为阶梯阻抗谐振器；(3)为阶梯阻抗谐振器；(4)为阶梯阻抗谐振器；(5)为谐振器1，2间距；(6)为谐振器1，2重叠长度；(7)为输入或输出与谐振器1或2的重叠长度；(8)为输入或输出传输线与谐振器1或2的间隙宽度；(9)输入或输出传输线与谐振器3或4的间隙宽度；(10)为谐振器3与谐振器4的间距；(11)为输入传输线；(12)为输出传输线。
具体实施方式
本实施例的三频微波带通滤波器，采用反向平行耦合线结构和间隙耦合输入输出结构组合成的结构，如附图3所示。本实施例阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)为长阶梯阻抗谐振器，阶梯阻抗谐振器(3)和阶梯阻抗谐振器(4)为短阶梯阻抗谐振器。阶梯阻抗谐振器(1)和(2)间的距离(5)为0.25mm，其重叠长度(6)为5.6mm；输入输出传输线(11)或(12)与谐振器(1)或(2)的重叠长度(7)为7.7mm，距离(8)为0.2mm；输入输出传输线(11)或(12)与阶梯阻抗谐振器(3)或(4)间的距离(9)为0.25mm；阶梯阻抗谐振器(3)与(4)之间的距离(10)为0.15mm。
信号由输入传输线(11)端口输入，由间隙耦合结构分别输入到反向平行耦合结构合端耦合谐振器结构，然后又通过间隙耦合结构耦合到输出传输线(12)端口。
本发明实施例经检测，实施例三频微波带通滤波器的第一，第二和第三个频段的品质因数分别是6、15和11.2。

Claims (5)

1、一种三频微波带通滤波器，由阶梯阻抗谐振器组成，其特征在于，所述三频微波带通滤波器采用两组不同的阶梯阻抗谐振器，在滤波器的阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)之间采用反平行耦合线形式，阶梯阻抗谐振器(3)和阶梯阻抗谐振器(4)之间采用端耦合形式，输入和输出同时采用间隙耦合形式；
利用长阶梯阻抗谐振器耦合形成滤波器的第一和第三通带，短阶梯阻抗谐振器的耦合形成滤波器的第二通带；
利用不同的谐振器形成滤波器的三个通带，采用的耦合形式可以对滤波器的带宽实现有效控制。
2、根据权利要求1所述的一种三频微波带通滤波器，其特征在于，所述阶梯阻抗谐振器(1)和阶梯阻抗谐振器(2)为长阶梯阻抗谐振器，阶梯阻抗谐振器(3)和阶梯阻抗谐振器(4)为短阶梯阻抗谐振器；
3、根据权利要求1所述的一种三频微波带通滤波器，其特征在于，所述耦合形式的有效控制，阶梯阻抗谐振器(1)与阶梯阻抗谐振器(2)之间的距离(5)和重叠长度(6)的改变可以控制谐振器间的耦合在两个频段的强度。
4、根据权利要求1所述的一种三频微波带通滤波器，其特征在于，所述耦合形式的有效控制，改变输入输出传输线与阶梯阻抗谐振器(1)或阶梯阻抗谐振器(2)的重叠长度(7)和距离(8)，可以调节第一和第三两个频带的品质因数。
5、根据权利要求1所述的一种三频微波带通滤波器，其特征在于，所述耦合形式的有效控制，改变输入输出传输线与阶梯阻抗谐振器(3)或阶梯阻抗谐振器(4)间的距离(9)，可以改变第二频段的品质因数。
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