CN102638239A

CN102638239A - 电容耦合集总参数三频带通滤波器

Info

Publication number: CN102638239A
Application number: CN2012101138880A
Authority: CN
Inventors: 刘云; 陈瑶
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明公开了一种电容耦合集总参数三频带通滤波器，属于三通带滤波器领域。该滤波器包括n个三模谐振器和n+1个电容，n为自然数，n+1个电容依次串接，每两个相邻的电容之间分别连接一个三模谐振器的一端，所有三模谐振器的另一端相互连接，电容用于实现三模谐振器之间的耦合，三模谐振器采用三个并联LC谐振器串联构成。本发明体积小，电路效率高，三个通带的带宽可自由设置，并且在通带之间存在传输零点，通带间隔离度较高。

Description

电容耦合集总参数三频带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种集总参数三频带通滤波器，属于三通带滤波器领域。

背景技术

微波和射频多通带滤波器的研究主要是为了构建多频多模射频系统，使得同一个射频前端可以支持不同频率的多个通信制式的工作。在一些复杂的射频系统，比如频率合成器，有时需要同时让多个频段的信号通过，而滤除其他频段的信号，这也需要用到多通带滤波器。

三通带滤波器属于多通带滤波器中的一种，其从实现形式上可以分为分布参数电路和集总参数电路两类，分布参数电路在频率较低时具有较大的体积，而集总参数电路的体积相对较小，易于集成。

三通带滤波器从技术路线上又可以分为如下几种：

1、三个带通滤波器并联。使用三个带通滤波器，每个滤波器都是由多个谐振器耦合而成，通过一定的匹配网络将三个滤波器并联起来，实现三个传输通带。这种滤波器需要三套谐振器和三套耦合网络，电路效率低，尺寸大。

2、三模谐振器通过一定的耦合网络可实现三通带滤波器。常用的三模谐振器有阶梯阻抗谐振器以及同时加载开路和短路枝节的谐振器。三模谐振器的三个谐振模式分别用于实现一个通带，该方案电路效率高，但是具有较大的设计难度，主要体现在不能同时分别设置三个通带的带宽，或者为了设计三个通带的带宽使耦合网络很复杂。

3、双模谐振器和单模谐振器相结合实现三通带滤波器。其中双模谐振器有其耦合电路，用于实现两个通带，而单模谐振器也有其耦合电路，用于实现一个通带。这种滤波器的耦合网络比较复杂，电路安排比较困难。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷，而提出一种电容耦合式集总参数三频带通滤波器，以减小体积，并实现三个通带带宽自由设置。

该三频带通滤波器包括n个三模谐振器和n+1个电容，n为自然数，n+1个电容依次串接，每两个相邻的电容之间分别连接一个三模谐振器的一端，所有三模谐振器的另一端相互连接。

所述三模谐振器是由三个并联LC谐振器串联构成。

技术效果：

1、采用三模集总参数谐振器实现三通带滤波器，体积小，电路效率高，特别适合于UHF/VHF频段的应用。

2、仅使用一套耦合网络，电路安排比较自由。

3、三个通带的频率和带宽可以自由设置。

4、通带之间存在传输零点，通带间具有较高的隔离度。

附图说明

图1为本发明的电路拓扑结构图。

图2为三模谐振器的电路结构图。

图3为电容耦合单通带滤波器的电路拓扑结构图。

图4为本发明的电路仿真响应曲线图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步说明。

本发明三频带通滤波器包括n个三模谐振器和n+1个电容，n为自然数，n+1个电容依次串接，每两个相邻的电容之间分别连接一个三模谐振器的一端，所有三模谐振器的另一端相互连接，即三模谐振器之间通过电容作耦合，且距离输入和输出端口最近的三模谐振器分别与输入和输出端口之间也通过电容实现耦合。本发明的一个示例电路结构如图1所示，其是由3个三模谐振器和4个电容C₀₁、C₁₂、C₂₃、C₃₄构成。本滤波器中涉及的电容可以采用贴片电容，或者其他任意封装、任意物理形式的电容。

三模谐振器的电路结构如图2所示，其是由C₁与L₁并联、C₂与L₂并联以及C₃与L₃并联构成的三个谐振器(并联LC谐振器)串联构成，谐振器中的电感可以采用贴片电感、空气线圈电感，或者其他任意封装、任意物理形式的电感。三个并联LC谐振器分别谐振在不同的频率，三个谐振器的谐振频率ω_i和电纳斜率b_i分别为：

ω_{i} = 1 / \sqrt{C_{i} L_{i}}

b_i＝2C_i i＝1，2，3

假设C₁与L₁并联构成谐振器1，C₂与L₂并联构成谐振器2，C₃与L₃并联构成谐振器3。在ω₁附近，谐振器1的电纳接近于零，而谐振器2和谐振器3的电纳相对很大，所以谐振器2和谐振器3的电路可忽略不计，整个三模谐振器近似等效成谐振器1；同理，在ω₂和ω₃附近，整个三模谐振器分别近似等效成谐振器2和谐振器3。由于三模谐振器在不同频带的等效电路仅为一个并联LC谐振器，因此在任意一个通带频率附近，本发明三频带通滤波器等效于一个电容耦合的单通带滤波器，即图1所示的滤波器结构等效于图3所示的滤波器结构。

在耦合通道上的电容值确定之后，各谐振器中电容与电感值的大小与通带通信频率和带宽有关，因此可通过对各谐振器中电容和电感值的设定实现对通带频率和带宽的设定。

下面给出本发明的一个三阶三通带滤波器(图1)的设计实例，三个通带的中心频率分别为f₀₁＝200MHz、f₀₂＝500MHz和f₀₃＝700MHz，带宽分别为12MHz、15MHz和18MHz，各元件值如表1所示。

表1

元件名称	元件值	元件名称	元件值
				C₀₁	3.898pF	C_s22	22.383pF
C₁₂	1.016pF	L_s22	4.1507nH
				C₂₃	1.016pF	C_s32	18.061pF
C₃₄	3.898pF	L_s32	2.6199nH
				C_s11	8.01pF	C_s13	21.59pF
L_s11	48.57nH	L_s13	4.193nH
				C_s21	20.46pF	C_s23	12.44pF
L_s21	27.95nH	L_s23	3.7138nH
				C_s31	8.01pF	C_s33	21.59pF
L_s31	48.57nH	L_s33	4.193nH
				C_s12	18.061pF	-	-
L_s12	2.6199nH	-	-

本发明实例的电路仿真曲线如图4所示，可见，该滤波器的三个通带的带宽满足要求，且通带之间存在传输零点，隔离度较高。

Claims

1.一种电容耦合集总参数三频带通滤波器，其特征在于：包括n个三模谐振器和n+1个电容，n为自然数，n+1个电容依次串接，每两个相邻的电容之间分别连接一个三模谐振器的一端，所有三模谐振器的另一端相互连接。

2.根据权利要求1所述的电容耦合集总参数三频带通滤波器，其特征在于：所述三模谐振器是由三个并联LC谐振器串联构成。