CN101667671A - 具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器 - Google Patents

Abstract

具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器制作在在微波介质基片上，输入端口L形耦合结构(2)和输出端口的L形耦合结构(4)分别位于SIR方环形谐振器(1)的对角线外侧，微带连接线(3)的两端分别连接相邻的输入端口L形耦合结构(2)和另一个输出端口的L形耦合结构(4)，不相邻的输入端口L形耦合结构(2)和输出端口的L形耦合结构(4)分别与50欧姆输入输出馈线(6)相连；微扰元素(5)位于SIR方环形谐振器(1)内角上。可以得到比传统微带更大的端口耦合量，从而降低插入损耗。同时，该滤波器特有的耦合结构可以非常有效的抑制寄生杂散响应，增加阻带宽度。此外，该滤波器结构简单，易于大规模制造，尤其适用于移动通信射频前端的设计。

Description

具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器

技术领域

本发明可应用于移动通信系统的射频前端，可以显著增加系统的带外杂散抑制度和阻带宽度，并在通带内保持低插入损耗，是一种高性能的微波带通滤波器。

背景技术

现代移动通信技术系统对射频前端的性能提出了越来越高的要求，而位于射频最前端的滤波器在很大程度上影响到系统的发射功率和信噪比。微带双模滤波器以其低成本、易于加工和实现方式灵活等优点备受瞩目。由于其自身具有的双调谐特性，体积比相同阶数的滤波器减半。但是，普通微带双模滤波器插入损耗较大，并且其固有的二次谐波会恶化滤波器的杂散抑制特性，并造成近边带响应的不对称。上述缺点限制了普通微带双模滤波器的应用。

为了抑制微带环形滤波器的杂散响应，通常采用慢波结构、诸如DGS和spurline等陷波结构和采用具有模式抑制的谐振器。但是，第一种技术会减少滤波器的带宽，而后两种则会引入附加的结构，不但使电路规模变大，而且恶化通带内的传输特性，增加插入损耗。还有的技术将两个双膜谐振器用微带线级联形成高阶滤波器，但是该微带线和与之相连的耦合结构会造成附加的杂散响应，恶化通带内外的频率响应特性。

发明内容

技术问题：本发明提出一种具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器，该结构具有插入损耗低、杂散抑制度高和阻带宽度大等特点。结构简单，易于制造加工和与平面电路集成，适用于各种移动通信射频前端。

技术方案：本发明在双模谐振器的基础上，提出了一种具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器。该滤波器可以得到比传统微带更大的端口耦合量，从而降低插入损耗。同时，该滤波器特有的耦合结构可以非常有效的抑制寄生杂散响应，增加阻带宽度。此外，该滤波器结构简单，易于大规模制造，尤其适用于移动通信射频前端的设计。

本发明的具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器制作在在微波介质基片上，包括两个对称的SIR方环形谐振器，每一个SIR方环形谐振器包括一个输入端口L形耦合结构、一个输出端口的L形耦合结构、微扰元素和50欧姆输入输出端口馈线；输入端口L形耦合结构和输出端口的L形耦合结构分别位于SIR方环形谐振器的对角线外侧，微带连接线的两端分别连接相邻的一个SIR方环形谐振器外侧的输入端口L形耦合结构和另一个SIR方环形谐振器外侧的输出端口的L形耦合结构，不相邻的SIR方环形谐振器输入端口L形耦合结构和输出端口的L形耦合结构分别与50欧姆输入输出馈线相连；微扰元素位于SIR方环形谐振器内角上。

方环形谐振腔是周长为中心频率上的一个波长的封闭微带线。

输入端口L形耦合结构由终端开路的微带线构成，其弯曲方向与方环形谐振器的外沿一致。

微扰元素由方形微带贴片构成。

有益效果：

1.提高带通滤波器的端口耦合量，降低带内插入损耗。在需要强耦合的场合，可以克服耦合缝隙过小带来的制造工艺上的限制。

2.利用耦合结构完全抑制滤波器的二次谐波，从而改善近边带的响应对称性。

3.具有陡峭的过度带和很宽的无杂散阻带宽度。

4.结构简单，采用普通平面印刷电路工艺制作，重复性好，适合标准化生产和与各种平面电路的集成。

附图说明

图1是具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器示意图。

图中包括SIR方环形谐振腔1、输入端口的L形耦合结构2、微带连接线3、输出端口的L形耦合结构4、微扰结构5和50欧姆输入和输出端口馈线6。

图2为实施实例1的近边带传输系数测量结果，

图3为实施实例1的近边带反射系数测量结果，

图4为实施实例1的宽频带传输系数测量结果。

具体实施方式

本发明的具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器由SIR(阶跃阻抗谐振器)方环形双模微带谐振器、L形微带耦合结构和谐振器连接微带线构成。

SIR方环形微带谐振器由封闭环形微带线构成。该谐振器中部的微带线宽度与四角的微带线宽度不同，从而构成SIR谐振器。在该结构的对角线上放置方形贴片作为微扰元素，使得上述的一对简并模之间产生耦合。调整微扰贴片的大小和谐振器与耦合臂之间的缝隙宽度，可以构成满足一定性能要求的二阶滤波器，使得电路规模缩小。50欧姆微带输入和输出馈线直接与L形耦合结构连接，该耦合结构与SIR方环形微带谐振器作平行耦合。两个级联的SIR方环形微带谐振器则通过L形耦合结构和一段微带传输线连接。

调节谐振器中部的微带线与四角的微带线宽度比，可以改变SIR方环形微带谐振器的阻抗比，从而改变该谐振器二次谐波和基波的频率比。当该频率比低于普通方环形谐振器时，L形耦合结构在满足充分抑制二次谐波的条件下，可以有更大的长度。这样，采用L形耦合结构，SIR方环形微带谐振器就可以获得比普通方环形谐振器更大的耦合量，更低的插入损耗和更宽的频带。在需要较窄频带的场合，可以通过改变阻抗比、微扰元素的大小及L形耦合结构的长度来获得需要的频率响应特性。

将两个SIR方环形双模微带谐振器经过各自的L形微带耦合结构并由一段微带传输线连接，可以构成高阶滤波器。该微带线和与之相连的耦合结构会造成附加的杂散响应。调整L形微带耦合结构和SIR方环形双模微带谐振器的相对位置，可以改变双模微带谐振器各自的频率响应中近边带传输零点的位置，对消杂散响应，获得很大的无杂散阻带宽度。

该滤波器的设计基于平面印刷电路工艺，微带端口馈电，无任何附加电路，体积小巧，结构简单，易于生产。

该新型SIR双环级联型双模带通滤波器由SIR方环形谐振腔1、输入端口的L形耦合结构2、微带连接线3、输出端口的L形耦合结构4、微扰结构5和50欧姆输入和输出端口馈线6组成。在设计时应做以下考虑：

1)L形耦合臂的弯曲方向应与方环形谐振器的外沿一致，从而保证耦合强度。

2)方环形微带谐振器的周长应等于中心频率上相等宽度微带传输线的一个波长。

3)L形耦合臂的长度应近似等于中心频率上相等宽度微带传输线的1/8波长，从而保证在方环谐振器的二次谐波频点上的传输特性有足够大的抑制。(4)通过调整连接两个L形耦合结构的微带线的长度，可以获得理想的通带内频率传输特性(5)通过调节L形耦合臂和方环形谐振腔之间的相对位置、耦合缝隙大小及微扰元素面积可以改变滤波器的带宽和近边带传输零点的位置，获得理想的带外频率传输特性。

实施例：基于新型的L型耦合结构的双模微带带通滤波器，中心频率在3.5GHz，3dB相对带宽为20％，通带内最小插入损耗为1.52dB。

滤波器结构如图1所示。本实施实例的中滤波器采用的介质基片材料为TLX-8-0310板材，介电常数为2.55，正切角损耗为0.002，厚度为0.7874mm。实施实例1的宽频带传输系数和宽频带反射系数测量结果分别如图2～图3所示。

Claims (4)

1.一种具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器，其特征在于该滤波器制作在在微波介质基片上，包括两个对称的SIR方环形谐振器(1)，每一个SIR方环形谐振器(1)包括一个输入端口L形耦合结构(2)、一个输出端口的L形耦合结构(4)、微扰元素(5)和50欧姆输入输出端口馈线(6)；输入端口L形耦合结构(2)和输出端口的L形耦合结构(4)分别位于SIR方环形谐振器(1)的对角线外侧，微带连接线(3)的两端分别连接相邻的一个SIR方环形谐振器(1)外侧的输入端口L形耦合结构(2)和另一个SIR方环形谐振器(1)外侧的输出端口的L形耦合结构(4)，不相邻的SIR方环形谐振器(1)输入端口L形耦合结构(2)和输出端口的L形耦合结构(4)分别与50欧姆输入输出馈线(6)相连；微扰元素(5)位于SIR方环形谐振器(1)内角上。

2.根据权利要求1所述的具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器，其特征为：方环形谐振腔(1)是周长为中心频率上的一个波长的封闭微带线。

3.根据权利要求2所述的具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器，其特征为：输入端口L形耦合结构(2)由终端开路的微带线构成，其弯曲方向与方环形谐振器(1)的外沿一致。

4.根据权利要求1所述的具有宽阻带和低杂散特性的微带双模滤波器，其特征为：微扰元素(3)由方形微带贴片构成。

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