CN102610879A - 一种双频带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双频带通滤波器，属于微波与毫米波器件的设计领域。该滤波器包括第一金属贴片、第二金属贴片和介质基片，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，第一金属贴片由输入馈线、输出馈线、两个三模阶梯阻抗谐振器组成，在两个谐振器上分别设置了三个金属化通孔，第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的三个金属化通孔。本发明采用两个短截线加载的三模阶梯阻抗谐振器来设计一种双频微带带通滤波器，每个谐振器可分别产生并独立控制一个通带，两个通带带宽分别为15.4%和10.2%，共产生四个传输零点，具有频率选择性能高、各通带独立控制、成本低、性能优、尺寸小、通带带宽可调的特点。

Description

一种双频带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种高选择性双频微带带通滤波器，属于微波与毫米波器件的设计领域。
背景技术
近年来，随着无线通信系统的迅猛发展，具有双频特性的射频器件具有广泛的应用前景。在传统的双频通信系统中，每一个通信系统都有其独立的天线、滤波器、L N A等器件，造成整个系统体积和损耗都比较大。若将以上射频元件都设计成双频制式的，那么整个双频通信系统的体积将缩小一半，功耗也大大降低，便于系统集成。作为射频前端关键部件的双通带带通滤波器，它性能的优劣直接影响到整个通信系统性能的好坏，因此，研究新型高性能的双频滤波器具有十分重要的意义。
目前有三种典型的设计方法[1]。第一种是级联一个带通滤波器和一个带阻滤波器，所带来的问题是尺寸较大[2]。第二种是利用阶梯阻抗谐振器[3-5]，可以通过调节两部分的阻抗比和电长度来控制谐振器的两个谐振频率，但是两个通带的带宽很难独立可调，并且滤波器的频率选择性能较差。第三种是采用相同的输入输出馈线将两个独立的谐振器组合起来构成双频带带通滤波器[6-7]。
最近出现了很多具有尺寸小、良好带内外性能和高选择性的双频带通滤波器，例如微带贴片和加载微扰的方形环等。以上所提到的很多双频滤波器设计方法都基本上是适用于窄带设计（带宽小于10%），并且两通带的频率比调节有限。但目前对双频滤波器的小型化、宽带宽、任意频比的需求越来越高。参考文献[8]中利用短截线加载的阶梯阻抗谐振器设计了一种宽带带通滤波器，实现了双通带和小型化的特性，但是频率选择性还是有待提高。
参考文献：
[1] Xiu Yin Zhang and Quan Xue: ‘Novel dual-mode dual-band filters using coplanar-waveguide-fed ring resonators’, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2007, 55(10), pp: 2183-2190.
[2] Lin-Chuan Tsai and Ching-Wen Hsue: ‘Dual-band bandpass filters using equal-length coupled-serial-shunted lines and Z-transform technique’, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 2004, 52(4), pp: 1111-1117.
[3] X.Y. Zhang, J.-X. Chen, J. Shi and Q. Xue: ‘High-selectivity dual-band bandpass ?lter using asymmetric stepped-impedance resonators’, Electronics Letters, 2009, 45(1), pp. 63-64.
[4] H.-W. Liu, Y.-F. Lv and W. Zheng: ‘Compact dual-band bandpass ?lter using trisection hairpin resonator for GPS and WLAN applications’, Electronics Letters, 2009, 45(7), pp. 360-362.
[5] Chu, Q.-X., and Chen, F.-C.: ‘A compact dual-band bandpass ?lter using meandering stepped impedance resonators’, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2008, 18, (5), pp. 320–322.
[6] Mingqi Zhou, Xiaohong Tang and Fei Xiao: ‘Compact dual band transversal bandpass filter with multiple transmission zeros and controllable bandwidths’, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2009, 19(6), pp.347-349.
[7] Z.-X. Chen, X.-W. Dai and C.-H. Liang: ‘Novel Dual-Mode Dual-Band Bandpass Filter Using Double Square-Loop Structure’, Progress In Electromagnetics Research, 2007, PIER 77, pp. 409–416.
[8] Kuo-Sheng Chin and Jun-Hong Yeh: ‘Dual-Wideband Bandpass Filter Using Short-Circuited Stepped-Impedance Resonators’, IEEE Microwave and Wireless Components Letters, 2009, 19(3), pp.155-157。
发明内容
本发明所要解决的技术问题针对背景技术的不足，提供一种涉及毫米波与微波器件的双频微带微带带通滤波器，该滤波器具有结构新颖、频率选择性能高、带内外性能好、通带带宽大的特点。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案：
一种双频带通滤波器，包括第一金属贴片、第二金属贴片和介质基片，所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，第一金属贴片由输入馈线、输出馈线，以及分别位于输入馈线和输出馈线的两侧的两个阶梯阻抗谐振器组成，两个阶梯阻抗谐振器均为三模阶梯阻抗谐振器，其中：
第一阶梯阻抗谐振器由第一阶梯阻抗线、加载于第一阶梯阻抗线中心位置外侧的第二阶梯阻抗线，以及加载于第一阶梯阻抗线中心位置内侧的第一均匀阻抗短路线组成； 
第二阶梯阻抗谐振器由第三阶梯阻抗线、加载于第三阶梯阻抗线中心位置的第四阶梯阻抗线、以及对称加载于第四阶梯阻抗线中轴线两侧的第二、第三均匀阻抗短路线组成；
在所述第一至第三均匀阻抗短路线的末端分别设置金属化通孔，金属化通孔的孔径大小分别与其所属短路线的线宽一致；所述第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的三个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。
进一步的，本发明的双频带通滤波器，在第一阶梯阻抗谐振器中，所述第一阶梯阻抗线为倒U形、第二阶梯阻抗线为倒ш形；其中：所述第一阶梯阻抗线由两段低阻线加载在一段倒U形高阻线的两端构成；所述第二阶梯阻抗线由一段倒U形低阻线加载在一段高阻线上构成；
在第二阶梯阻抗谐振器中，所述第三阶梯阻抗线为倒U形、第四阶梯阻抗线为倒T形；其中：所述第三阶梯阻抗线由两段低阻线加载在一段倒U形高阻线的两端构成；所述第四阶梯阻抗线由一段高阻线加载在一段低阻线上组成。
进一步的，本发明的双频带通滤波器，所述第一阶梯阻抗谐振器的整体尺寸大于第二阶梯阻抗谐振器的整体尺寸。
本发明采用上述技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、频率选择性能高；由于阶梯阻抗谐振器的固有特性，该双频滤波器能够在每个通带的上、下截止频率附近各产生一个传输零点，从而获得陡峭的裙边带，提高了滤波器的频率选择性。
2、尺寸小；由于该双频滤波器所采用的是组合两个谐振器的结构，并进行适当的折叠，替代了原有的级联一个带通滤波器和一个带阻滤波器的结构，因而所实现的双频滤波器具有结构紧凑、尺寸小的特点。
3、各通带独立控制；由于该双频滤波器采用相同的输入、输出馈线对两个独立的三模谐振器同时进行馈电，因而每个谐振器可以分别产生并控制一个通带，从而可实现两个通带独立可调。
4、通带带宽宽；由于该双频滤波器采用两个谐振器为三模阶梯阻抗谐振器，每个通带分别由三个谐振模式构成，该滤波器的相对带宽能够达到15.4%和10.2%。因而，与现有的一些微带双频滤波器相比，本实验新型所提出的双频滤波器实现了更宽的通带。
5、通带带宽可调；由于每个谐振器产生的三个谐振模式可以被该谐振器的不同尺寸参数控制，从而构成的两个通带带宽可以被简便地调节。
6、成本低；由于该双频滤波器结构仅由单层介质板外加上、下两层金属敷层构成，所以可以采用目前非常成熟的单层印刷电路板（PCB）生产工艺来生产，再加上其小型化的特点，使得整个板材尺寸更小，加工成本十分低廉。
7、易于集成；由于该双频滤波器采用的是微带线结构，体积小，重量轻，因此易于与其他电路结构集成。
附图说明
图1是本发明的结构俯视图。
图2是本发明的结构侧视图。
图3是本发明的结构仰视图。
图4是本发明的传输性能仿真和实测对比曲线图。
图中标号说明：1-第一金属贴片；2-第二金属贴片；3-介质基片；4-第一阶梯阻抗谐振器；5-第二阶梯阻抗谐振器；6-输入馈线；7-输出馈线；8、9、10-金属化通孔。
具体实施方案
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
如图1所示，为本发明的双频带通滤波器的第一金属贴片，由第一阶梯阻抗谐振器4、第二阶梯阻抗谐振器5、输入馈线6和输出馈线7组成。
第一阶梯阻抗谐振器4、第二阶梯阻抗谐振器5分别为两个短截线加载的三模阶梯阻抗谐振器。第一阶梯阻抗谐振器4由一段倒U形的阶梯阻抗线中间加载倒ш形阶梯阻抗线和一段均匀阻抗短路线组成。而第二阶梯阻抗谐振器5由另一段尺寸较小的倒U形的阶梯阻抗线中间加载倒T形阶梯阻抗线，并在倒T形阶梯阻抗线中轴线两侧的对称位置各加载一段均匀阻抗短路线。
三段短路线的末端分别设置的金属化通孔8、 9和10，孔径大小与短路线线宽一致。第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的三个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。
本发明在使用时，信号通过输入馈线6端口同时对第一阶梯阻抗谐振器4、第二阶梯阻抗谐振器5进行馈电，最后由输出馈线7端口输出。该滤波器在输入、输出之间提供了两条不同的信号通路，并且第一阶梯阻抗谐振器4、第二阶梯阻抗谐振器5之间没有耦合，因此可产生两个三模的通带，构成双频三模带通滤波器。第一阶梯阻抗谐振器4、第二阶梯阻抗谐振器5可分别产生一个奇模和两个偶模，构成两个通带，并且奇模谐振频率位于两个偶模频率之间。第二阶梯阻抗谐振器5的整体尺寸参数都小于第一阶梯阻抗谐振器4，因此第二阶梯阻抗谐振器5产生的通带频率高于第一阶梯阻抗谐振器4。调节倒ш形和倒T形阶梯阻抗线的尺寸参数可以用来控制偶模的谐振频率，而对奇模没有任何影响。而改变其他参数对奇、偶模谐振频率都能进行调节。
如图2所示，本发明的双频带通滤波器的结构包括第一金属贴片1、第二金属贴片2和介质基片3，两个金属贴片分别包覆在介质基片的两面。金属贴片厚度为0.017mm，介质基片这里采用Rogers RT/duroid 5880，厚度为0.508mm。
如图3所示，第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的三个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。
如图4所示，为仿真和实测的S11、S21频率响应曲线在工作频带内的对比图。两个通带的3分贝相对带宽分别为15.4%和10.2%,带内插入损耗小于-3分贝,回波损耗都在-10分贝以下。该滤波器共产生四个传输零点，分别位于两个通带上、下截止频率附近，位于两个通带的下边带的两个传输零点由加载的三段短路线产生，而两通带上边带的零点由加载的倒ш形和倒T形阶梯阻抗线产生，从而获得高的频率选择性和良好的通带隔离。插入损耗低于-45分贝，两通带之间的两个传输零点的插入损耗达到-50分贝以下，可提高通带的带间抑制。上阻带延伸到14GHz，差损低于-24.9分贝。仿真和实测结果吻合很好。
该滤波器采用两个短截线加载的三模阶梯阻抗谐振器。每个阶梯阻抗谐振器可以分别产生一个通带，并可独立控制。并且由于阶梯阻抗谐振器的固有特性，能够产生四个传输零点来提高滤波器的频率选择性能。

Claims (3)

1.一种双频带通滤波器，包括第一金属贴片（1）、第二金属贴片（2）和介质基片（3），所述两个金属贴片分别包覆在介质基片的上、下表面，其特征在于：第一金属贴片由输入馈线（6）、输出馈线（7），以及分别位于输入馈线（6）和输出馈线（7）的两侧的两个阶梯阻抗谐振器组成，两个阶梯阻抗谐振器均为三模阶梯阻抗谐振器，其中：
第一阶梯阻抗谐振器（4）由第一阶梯阻抗线、加载于第一阶梯阻抗线中心位置外侧的第二阶梯阻抗线，以及加载于第一阶梯阻抗线中心位置内侧的第一均匀阻抗短路线组成； 
第二阶梯阻抗谐振器（5）由第三阶梯阻抗线、加载于第三阶梯阻抗线中心位置的第四阶梯阻抗线、以及对称加载于第四阶梯阻抗线中轴线两侧的第二、第三均匀阻抗短路线组成；
在所述第一至第三均匀阻抗短路线的末端分别设置金属化通孔，金属化通孔的孔径大小分别与其所属短路线的线宽一致；所述第二金属贴片上设置有与第一金属贴片相对应的三个金属化通孔，第一金属贴片与第二金属贴片通过金属化通孔相连接。
2.根据权利要求1所述的双频带通滤波器，其特征在于：在第一阶梯阻抗谐振器（4）中，所述第一阶梯阻抗线为倒U形、第二阶梯阻抗线为倒ш形；其中：所述第一阶梯阻抗线由两段低阻线加载在一段倒U形高阻线的两端构成；所述第二阶梯阻抗线由一段倒U形低阻线加载在一段高阻线上构成；
在第二阶梯阻抗谐振器（5）中，所述第三阶梯阻抗线为倒U形、第四阶梯阻抗线为倒T形；其中：所述第三阶梯阻抗线由两段低阻线加载在一段倒U形高阻线的两端构成；所述第四阶梯阻抗线由一段高阻线加载在一段低阻线上组成。
3.根据权利要求1所述的双频带通滤波器，其特征在于：所述第一阶梯阻抗谐振器（4）的整体尺寸大于第二阶梯阻抗谐振器（5）的整体尺寸。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103311613A (zh) * 2013-05-22 2013-09-18 南京航空航天大学 一种无需匹配网络、高共模抑制的平衡微带双工器
CN104124496A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 电子科技大学 微带三通带带通滤波器
CN104916886A (zh) * 2015-06-08 2015-09-16 南京邮电大学 一种可重构带通滤波器
CN105680128A (zh) * 2016-03-19 2016-06-15 南京理工大学 独立电可调双频带通滤波器
CN106684510A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 中国计量大学 基于石墨烯的开口六面环形可调双频滤波器
CN110048735A (zh) * 2017-12-07 2019-07-23 英飞凌科技股份有限公司 用于射频滤波器的系统和方法
CN114709575A (zh) * 2022-03-25 2022-07-05 深圳大学 一种基于支节加载的波导滤波器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI568070B (zh) * 2015-05-15 2017-01-21 國立清華大學 微型帶通濾波器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101533939A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 山西大学 协同设计的双频带天线-滤波器装置
CN101916893A (zh) * 2010-08-11 2010-12-15 东南大学 基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器
CN202523822U (zh) * 2012-02-29 2012-11-07 南京航空航天大学 一种双频带通滤波器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101533939A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 山西大学 协同设计的双频带天线-滤波器装置
CN101916893A (zh) * 2010-08-11 2010-12-15 东南大学 基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器
CN202523822U (zh) * 2012-02-29 2012-11-07 南京航空航天大学 一种双频带通滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XUE-SHUN ZHANG ET AL.: "Compact dual-band BPF for GPS and WLAN with Two Dual-mode Stepped Impedance Resonators", 《MOBILE CONGRESS(GMC), 2010 GLOBAL》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103311613A (zh) * 2013-05-22 2013-09-18 南京航空航天大学 一种无需匹配网络、高共模抑制的平衡微带双工器
CN104124496A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 电子科技大学 微带三通带带通滤波器
CN104124496B (zh) * 2014-07-29 2016-05-11 电子科技大学 微带三通带带通滤波器
CN104916886A (zh) * 2015-06-08 2015-09-16 南京邮电大学 一种可重构带通滤波器
CN105680128A (zh) * 2016-03-19 2016-06-15 南京理工大学 独立电可调双频带通滤波器
CN105680128B (zh) * 2016-03-19 2019-01-04 南京理工大学 独立电可调双频带通滤波器
CN106684510A (zh) * 2016-12-28 2017-05-17 中国计量大学 基于石墨烯的开口六面环形可调双频滤波器
CN110048735A (zh) * 2017-12-07 2019-07-23 英飞凌科技股份有限公司 用于射频滤波器的系统和方法
CN110048735B (zh) * 2017-12-07 2023-02-14 英飞凌科技股份有限公司 用于射频滤波器的系统和方法
CN114709575A (zh) * 2022-03-25 2022-07-05 深圳大学 一种基于支节加载的波导滤波器
CN114709575B (zh) * 2022-03-25 2024-01-23 深圳大学 一种基于支节加载的波导滤波器

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