CN102386464B - 一种双频带阻滤波器 - Google Patents
一种双频带阻滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102386464B CN102386464B CN201110343494XA CN201110343494A CN102386464B CN 102386464 B CN102386464 B CN 102386464B CN 201110343494X A CN201110343494X A CN 201110343494XA CN 201110343494 A CN201110343494 A CN 201110343494A CN 102386464 B CN102386464 B CN 102386464B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microstrip line
- microstrip
- double
- line
- frequency band
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000008030 elimination Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 21
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 21
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开一种双频带阻滤波器。该双频带阻滤波器由上层的的微带结构，中间层介质基板和下层的接地金属组成。上层微带结构由三个结构相同的具有双频带阻特性的模块单元级联组成；每个模块单元由一根主传输线和半波长谐振器耦合组成；该半波长谐振器由一根微带线和中间加载的微带线组成；该半波长谐振器具有固定的奇模谐振频率和可灵活控制的偶模谐振频率；三个模块单元通过两根四分之一波长微带传输线依次相连，形成n字形结构；三个半波长谐振器位于n字形结构的内部；本发明具有良好的带阻特性，可用于无线通信的射频前端电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种双频带阻滤波器，具体涉及一种可应用在多频带和可重构射频前端系统中的具有双频带和良好的频率选择性的带阻滤波器。
背景技术
近几年来，双频甚至多频无线系统成为热点，研究人员对其进行大力开发。但这些系统有时候可能会受到寄生响应和互调失真或谐波而造成多种干扰问题。为了克服这些问题，带阻滤波器是抑制位于宽通带内不必要的窄带信号的最佳选择,也是解决这些问题的最优办法。双频带阻滤波器BSFs可以生成两个阻带频段，并保持它们之间的通带，可应用于抑制高功率放大器或混频器中不需要的双边频谱。双频带阻滤波器在许多应用中具有很多优势，与带通相滤波器相比，双频带阻滤波器有更低的插入损耗，更平滑的群延时效果。此外，双波段带阻滤波器具有比传统简单级联的两个带阻滤波器更小的尺寸以及传输损耗。
双频带阻滤波器当前已得到了广泛的研究，目前已提出了许多不同的设计方法：（1）在低通原型滤波器的基础上应用频率变换产生阻带特性。（2）是使用复合左/右手材料传输线代替传统的微带传输线，以此来产生双阻带特性。（3）是使用两阶或三阶的阶梯阻抗谐振器来设计双频带阻滤波器。（4）是分别在顶层使用分裂环谐振环和在底层使用互补分裂环谐振环产生两个阻带。（5）是使用特性阻抗可控的两条传输线依据相位差的不同实现双频带阻滤波器。（6）是同时使用包括嵌线，马刺线和常规微带线三种平面结构获得双阻带响应。
发明内容
本发明的目的是利用中间加载谐振器的谐振特性实现一种平面双频带阻滤波器。本发明的双频带阻滤波器阻带频率可以很容易地实现到所需的值，结构简单，而且具有滚降特性。
实现本发明的具体技术方案是：
一种双频带阻滤波器，包括上层的微带结构、中间层介质基板和下层的接地金属；上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；上层微带结构包括输入端口、输出端口、三个结构相同的具有双频带阻特性的模块单元、两个结构相同的阻抗变换器；输入端、第一模块单元、第一阻抗变换器、第二模块单元、第二阻抗变换器、第三模块单元、输出端依次相连接，整个上层微带结构形成n字型结构。
作为上述双频带阻滤波器的优化技术方案，所述模块单元由第一传输线和第一半波长谐振器耦合组成；第一半波长谐振器由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线和加载到第二微带线和第三微带线相接处的第五微带线组成；第一半波长谐振器的第二微带线和第三微带线与第一传输线组成平行耦合结构；所述第一微带线和第二微带线的长度加和等于第三微带线和第四微带线的长度加和；所述第一阻抗变换器由第六微带线和第七微带线相连接组成；第二阻抗变换器由第八微带线和第九微带线相连接组成;输入端由第十微带线构成；输出端由第十一微带线构成；输入端和输出端的传输线的特性阻抗都为50Ω。
作为上述双频带阻滤波器的优化技术方案，所述三个结构相同的模块单元所包含的三个半波长谐振器排布在上述n字型结构的内部；第一半波长谐振器和第一传输线组成平行耦合结构；第二半波长谐振器和第二传输线组成平行耦合结构；第三半波长谐振器和第三传输线组成平行耦合结构。
上述双频带阻滤波器，采用所述中间加载半波长谐振器实现的双频带阻滤波器，由于中间加载谐振器具有偶模谐振频率改变时奇模谐振频率固定不变的特性，可以方便的进行频率控制和设计，且具有良好的滚降特性和频率选择性。
作为上述双频带阻滤波器的优化技术方案，所述双频带阻滤波器的第一微带线长度为4.4mm，宽度为0.8mm；第二微带线长度为15.1mm，宽度为0.8mm；第三微带线长度为8.6mm，宽度为0.8mm；第四微带线长度为10.3mm，宽度为0.8mm；第五微带线长度为9.7mm，宽度为0.8mm；第六微带线长度为16.1mm，宽度为1.75mm；第七微带线长度为4.95mm，宽度为1.75mm；第十微带线宽度为1.85mm；第十一微带线宽度为1.85mm；第一传输线的长度为24.5mm，宽度为1.75mm；第一传输线和第一半波长谐振器之间的耦合距离为0.17mm。
本发明相对现有技术具有如下特点：
(1)使用中间开路加载谐振器，通过改变中间开路加载的长度可灵活控制偶模谐振频率，而奇模谐振频率保持不变，使所需阻带频率易于控制。
(2)本滤波器所采用耦合结构通过优化耦合区间长度使得在两个阻带频率上具有较好的滚降特性和频率选择性。
(3)本滤波器使用3级级联的形式，回波损耗在0-5GHz内超过15dB，抑制水平超过30dB。
附图说明
图1为本发明的双频带阻滤波器的结构示意图。
图2为本发明的双频带阻滤波器的模块单元。
图3a为中间开路加载谐振器的结构示意图。
图3b为中间开路加载谐振器的奇模激励等效结构图。
图3c为中间开路加载谐振器的偶模激励等效结构图。
图4为中间开路加载的长度L5取不同值时的对比图。
图5为双频带阻滤波器的仿真与测量曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施做详细说明，但本发明要求的保护范围不限于下述的实施方式。
如图1所示，双频带阻滤波器包括上层的微带结构，中间层介质基板和下层的接地金属；上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；上层微带结构包括输入端口、输出端口、三个结构相同的具有双频带阻特性的模块单元、两个结构相同的阻抗变换器；输入端、第一模块单元、第一阻抗变换器、第二模块单元、第二阻抗变换器、第三模块单元、输出端依次相连接，整个上层微带结构形成n字型结构。
所述第一模块单元由第一传输线2和第一半波长谐振器15耦合组成；第一半波长谐振器15由第一微带线10、第二微带线11、第三微带线13、第四微带线14和加载到第二微带线11和第三微带线13相接处的第五微带线12组成；第一半波长谐振器15的第二微带线11和第三微带线13与第一传输线2组成平行耦合结构；所述第一微带线10和第二微带线11的长度加和等于第三微带线13和第四微带线14的长度加和；所述第一阻抗变换器由第六微带线3和第七微带线4相连接组成；第二阻抗变换器由第八微带线6和第九微带线7相连接组成;输入端由第十微带线1构成；输出端由第十一微带线9构成；输入端和输出端的传输线的特性阻抗都为50Ω。
所述三个结构相同的模块单元所包含的三个半波长谐振器排布在上述n字型结构的内部；第一半波长谐振器15和第一传输线2组成平行耦合结构；第二半波长谐振器16和第二传输线5组成平行耦合结构；第三半波长谐振器17和第三传输线8组成平行耦合结构。
图2是所述模块单元的结构图，模块单元具有双频带阻特性。图中内虚线框是中间开路加载谐振器。谐振器和主传输线平行耦合，当谐振器发生谐振时，主传输线的阻抗特性受到谐振器的影响，使得主传输线输入输出不匹配，信号被反射回去，从而实现带阻特性。
图3a是所述中间开路加载谐振器。Y1、L9和Y2、L5分别是两条微带线的特征阻抗和长度。中间开路加载谐振器具有两个谐振频率，分别为偶模谐振频率和奇模谐振频率。在奇模输入 激励情况下，谐振器对称点上的电压为零，等效于短路。此时实际工作等效电路结构如图3b所示，谐振器的奇模谐振频率表示成：
上式中c是真空中的光速，εeff是介质的介电常数。
在偶模输入
激励情况下，谐振器对称点上的电流为零，等效于断路。等效工作电路结构如图3c所示，谐振器的偶模谐振频率表示成：
从上面两式可以看出，奇模谐振频率只与L9有关，和L5无关，而偶模谐振频率和L9和L5都相关。
由此得出：所述中间开路加载谐振器具有两个谐振频率（偶模谐振频率和奇模谐振频率），而且具有当偶模谐振频率改变时奇模谐振频率固定不变的特性。本发明正是基于这条思路进行设计的。本发明中的双频阻带中的较低频率对应于谐振器的奇模谐振频率，较高频率对应于偶模谐振频率。当谐振器与主传输线之间的耦合区间调整到最优结构，即改变耦合系数在两个阻带频率上的值，使得两个阻带的抑制水平相当时，整个滤波器具有较好的性能。
根据上面所述，本发明双频带阻滤波器的频率易于控制，可以通过改变中间开路加载L5的长度来实现所需要的工作频率。图4所示为当L5的长度分别为8.2mm、9.2mm、9.7mm、10.2mm、10.7mm时整个滤波器的传输特性仿真，当偶模谐振频率从3.29GHz变为3.65GHz时，奇模谐振频率固定不变。
在下面实施例中，双频带阻滤波器制作在相对介电常数为3.38、厚度为0.81mm、损耗因子为0.0027的介质基板上。
实施实例: 2.43GHz和3.46GHz双频带阻滤波器
2.43GHz和3.46GHz双频带阻滤波器结构如图1所示。具体参数为：第一微带线10长度为4.4mm，宽度为0.8mm；第二微带线11长度为15.1mm，宽度为0.8mm；第三微带线13长度为8.6mm，宽度为0.8mm；第四微带线14长度为10.3mm，宽度为0.8mm；第五微带线12长度为9.7mm，宽度为0.8mm；第六微带线3长度为16.1mm，宽度为1.75mm；第七微带线4长度为4.95mm，宽度为1.75mm；第十微带线1宽度为1.85mm；第十一微带线9宽度为1.85mm；第一传输线2的长度为24.5mm，宽度为1.75mm；第一传输线2和第一半波长谐振器15之间的耦合距离为0.17mm。图5给出了利用上述参数所设计的滤波器进行仿真和实际测量的结果，其中仿真和实际测量分别是使用Zeland’s IE3D和E5071C网络分析仪来完成。如图5所示，滤波器的两个阻带频率为2.43GHz和3.46GHz。在两个阻带频率上抑制水平都超过30dB。在整个通带内回波损耗也大于15dB，插入损耗为0.6dB，具有良好的性能。滤波器共有4个传输零点，分别在2.37GHz、2.63GHz、3.02GHz、3.67GHz。都靠近于阻带边缘，极大改善了滤波器滚降特性。
本发明基于中间开路加载谐振器的谐振频率特性设计，采用三级级联的结构，使所述滤波器具有频率易于控制，设计简便，滚降特性良好的特点。通过调节设计的参数，可以调节带宽，即这种结构可以用来实现各种带宽规格。
以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种双频带阻滤波器，其特征在于包括上层的微带结构、中间层介质基板和下层的接地金属；上层微带结构附着在中间层介质板上表面，中间层介质板下表面为接地金属；其特征在于：上层微带结构包括输入端口、输出端口、三个结构相同的具有双频带阻特性的模块单元和两个结构相同的阻抗变换器；所述三个结构相同的具有双频带阻特性的模块单元即第一模块单元、第二模块单元和第三模块单元，输入端口、第一模块单元、第一阻抗变换器、第二模块单元、第二阻抗变换器、第三模块单元、输出端口依次相连接，整个上层微带结构形成n字型结构；第一模块单元由第一传输线和第一半波长谐振器耦合组成；第一半波长谐振器由第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线和加载到第二微带线和第三微带线相接处的第五微带线组成；第一半波长谐振器的第二微带线和第三微带线与第一传输线组成平行耦合结构；所述第一微带线和第二微带线的长度之和等于第三微带线和第四微带线的长度之和；所述第一阻抗变换器由第六微带线和第七微带线相连接组成；第二阻抗变换器由第八微带线和第九微带线相连接组成;输入端由第十微带线构成；输出端由第十一微带线构成。
2.根据权利要求1所述的双频带阻滤波器，其特征在于所述三个结构相同的模块单元所包含的三个半波长谐振器排布在所述n字型结构的内部；第一半波长谐振器和第一传输线组成平行耦合结构；第二半波长谐振器和第二传输线组成平行耦合结构；第三半波长谐振器和第三传输线组成平行耦合结构。
3.根据权利要求1所述的双频带阻滤波器，其特征在于所述输入端口和输出端口的传输线的特性阻抗都为50Ω。
4.根据权利要求1～3任一项所述的双频带阻滤波器，其特征在于所述第一微带线长度为4.4mm，宽度为0.8mm；第二微带线长度为15.1mm，宽度为0.8mm；第三微带线长度为8.6mm，宽度为0.8mm；第四微带线长度为10.3mm，宽度为0.8mm；第五微带线长度为9.7mm，宽度为0.8mm；第六微带线长度为16.1mm，宽度为1.75mm；第七微带线长度为4.95mm，宽度为1.75mm；第十微带线宽度为1.85mm；第十一微带线宽度为1.85mm；第一传输线的长度为24.5mm，宽度为1.75mm；第一传输线和第一半波长谐振器之间的耦合距离为0.17mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110343494XA CN102386464B (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 一种双频带阻滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110343494XA CN102386464B (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 一种双频带阻滤波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102386464A CN102386464A (zh) | 2012-03-21 |
| CN102386464B true CN102386464B (zh) | 2013-11-27 |
Family
ID=45825607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110343494XA Expired - Fee Related CN102386464B (zh) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | 一种双频带阻滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102386464B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103413997B (zh) * | 2013-08-01 | 2015-11-04 | 南京理工大学 | 垂直交指型ltcc带通滤波器 |
| CN110061333B (zh) * | 2019-04-04 | 2021-04-06 | 电子科技大学 | 一种高抑制度和宽调谐范围的微波电调带阻滤波器 |
| CN110148817A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-20 | 上海海事大学 | 基于全通耦合线的四传输零点双频带阻滤波器 |
| CN110534853B (zh) * | 2019-09-07 | 2020-09-04 | 西南交通大学 | 一种基于对称分裂结构多模谐振器的多频带阻滤波器 |
| CN114499455B (zh) * | 2022-01-17 | 2023-04-28 | 西南交通大学 | 一种全通式可调延时滤波器电路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512539A (en) * | 1992-04-22 | 1996-04-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Microwave component of compound oxide superconductor material having crystal orientation for reducing electromagnetic field penetration |
| CN202363564U (zh) * | 2011-11-03 | 2012-08-01 | 华南理工大学 | 一种双频带阻滤波器 |
-
2011
- 2011-11-03 CN CN201110343494XA patent/CN102386464B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5512539A (en) * | 1992-04-22 | 1996-04-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Microwave component of compound oxide superconductor material having crystal orientation for reducing electromagnetic field penetration |
| CN202363564U (zh) * | 2011-11-03 | 2012-08-01 | 华南理工大学 | 一种双频带阻滤波器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102386464A (zh) | 2012-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102324599B (zh) | 具有恒定绝对带宽的平衡式射频电调带通滤波器 | |
| CN101894995B (zh) | 一种具有恒定绝对带宽的射频电调带通滤波器 | |
| Sanchez-Soriano et al. | Compact UWB bandpass filter based on signal interference techniques | |
| CN102403557B (zh) | 具有独立可调通带的高选择性双带通滤波器 | |
| CN202363564U (zh) | 一种双频带阻滤波器 | |
| CN103117426B (zh) | 带宽调节范围宽且性能可控的射频可重构带通滤波器 | |
| CN102386464B (zh) | 一种双频带阻滤波器 | |
| CN101699649B (zh) | 平面紧凑型三通带滤波器 | |
| CN101916892A (zh) | 基于模块化结构的绝对带宽恒定的可调带阻滤波器 | |
| Chinig et al. | Design of a microstrip diplexer and triplexer using open loop resonators | |
| CN102522615B (zh) | 小型化的低通带可调的双通带带通滤波器 | |
| US8836451B2 (en) | Wideband high frequency bandpass filter | |
| CN106848507A (zh) | 基于组合谐振器的双通带微带滤波器 | |
| Doumanis et al. | Inline interdigital pseudo-elliptic helical resonator filters | |
| CN102522614B (zh) | 小型化的高选择性的频率独立可控的三通带带通滤波器 | |
| Nakirekanti et al. | Embedded and RF switchable ultra-wide band filter bank architecture for radar applications | |
| US8729980B2 (en) | Band-pass filter based on CRLH resonator and duplexer using the same | |
| Yusoff et al. | Multiband hairpin-line bandpass filters by using metamaterial complimentary split ring resonator | |
| CN202363566U (zh) | 小型化的高选择性的频率独立可控的三通带带通滤波器 | |
| CN202364184U (zh) | 具有恒定绝对带宽的平衡式射频电调带通滤波器 | |
| Hayati et al. | Microstrip Lowpass Filter with Very SharpTransition Band Using T‐Shaped, Patch, and Stepped Impedance Resonators | |
| Luo et al. | Miniaturized dual-band bandpass filter using λ/2 spiral-resonator and loaded open-stub | |
| Ta et al. | Modified Inverted Microstrip Integrated Filter | |
| Ni | Development of tunable and miniature microwave filters for modern wireless communications | |
| CN202363565U (zh) | 具有独立可调通带的高选择性双带通滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20120321 Assignee: COMBA TELECOM TECHNOLOGY (GUANGZHOU) Ltd. Assignor: South China University of Technology Contract record no.: X2019440000041 Denomination of invention: Double-frequency band elimination filter Granted publication date: 20131127 License type: Exclusive License Record date: 20191202 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131127 |