CN103107391A - 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器 - Google Patents

一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN103107391A
CN103107391A CN 201310047079 CN201310047079A CN103107391A CN 103107391 A CN103107391 A CN 103107391A CN 201310047079 CN201310047079 CN 201310047079 CN 201310047079 A CN201310047079 A CN 201310047079A CN 103107391 A CN103107391 A CN 103107391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
strip line
pass filter
distributed
symmetry
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.)
Pending
Application number
CN 201310047079
Other languages
English (en)
Inventor
陈建新
李晨阳
詹扬
唐慧
周立衡
施金
包志华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nantong University
Original Assignee
Nantong University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nantong University filed Critical Nantong University
Priority to CN 201310047079 priority Critical patent/CN103107391A/zh
Priority to CN201310130202.3A priority patent/CN103236572B/zh
Publication of CN103107391A publication Critical patent/CN103107391A/zh
Priority to US13/920,429 priority patent/US9030277B2/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2135—Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using strip line filters

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器，包括双模谐振器以及分别与所述双模谐振器耦合馈电的信号输入端和信号输出端，所述双模谐振器包括带状线和连接于所述带状线中点上的短路枝节，所述带状线在竖直方向和水平方向上折叠，且所述带状线在竖直方向上从上至下折叠成第一层、第二层、第三层和第四层，对称面位于所述第二层与所述第三层之间，所述第一层与所述第四层关于所述对称面对称，所述第二层与所述第三层关于所述对称面对称，所述短路枝节位于所述对称面上，且所述对称面在奇模谐振频率下构成虚拟地。通过这种三维折叠的带状线，有效地减小了滤波器尺寸。

Description

一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
技术领域
本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器。
背景技术
近年来，无线通讯系统的快速发展，对电路的要求也越来越高，高性能、低损耗、小型化的射频器件发展迅速，为了获得较好的通带特性，人们往往采用多阶滤波器，显而易见，电路尺寸势必会增加。出于这种原因，双模带通滤波器成为研究热点，因为其可以作为双调谐电路来使用，这样对于给定阶数的滤波器的谐振器的数目就能够减少为原来的一半，使得滤波器尺寸更为紧凑。人们发明了许多性能良好的双模滤波器。在它们当中，加载开路或者短路枝节的双模滤波器是一个典型的例子。但是，对于印刷电路板电路而言，连续性的减小尺寸成为非常困难的现实性问题。
为此，基于集总或半集总元件并利用低温共烧陶瓷（LowTemperature Co-Fired Ceramic，LTCC）技术的双模滤波器正雨后春笋般的涌现出来。但是这类双模滤波器的主要问题在于，随着频率的升高，产生的寄生效应、耦合效应和集总元件值等参数，都不能被准确的预测和控制。
基于传输线理论的分布式谐振器和滤波器虽然有助于预测和控制寄生效应、耦合效应和集总元件值，但是却会导致电路尺寸增大。至今，在双模带通滤波器设计中，运用分布元件来设计双模滤波器并获得较小电路尺寸依然是主要的设计挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器，兼具高性能和小尺寸的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器，包括双模谐振器以及分别与所述双模谐振器耦合馈电的信号输入端和信号输出端，所述双模谐振器包括带状线和连接于所述带状线中点上的短路枝节，所述带状线在竖直方向和水平方向上折叠，且所述带状线在竖直方向上从上至下折叠成第一层、第二层、第三层和第四层，对称面位于所述第二层与所述第三层之间，所述第一层与所述第四层关于所述对称面对称，所述第二层与所述第三层关于所述对称面对称，所述短路枝节位于所述对称面上，且所述对称面在奇模谐振频率下构成虚拟地。
其中，所述紧凑型微波分布式双模带通滤波器还包括置于所述第一层之上的第一接地金属板和置于所述第四层之下的第二接地金属板，所述短路枝节分别与所述第一接地金属板和所述第二接地金属板连通。
其中，所述第一层与所述第一接地金属板之间的距离、所述第二层与所述虚拟地之间的距离、所述第三层与所述虚拟地之间的距离、以及所述第四层与所述第二接地金属板之间的距离均相等。
其中，所述带状线是通过低温共烧陶瓷技术有序弯折而成的宽度相等的金属线。
本发明的紧凑型微波分布式双模带通滤波器具有以下有益效果：通过在竖直面和水平面上折叠带状线，形成三维电路布局，不仅能保持紧凑型微波分布式双模带通滤波器的高性能，还能有效地减小电路尺寸，顺应电路微型化发展的需求。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是基于本发明较佳实施例的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的结构示意图；
图2是图1所示的紧凑型微波分布式双模带通滤波器中的谐振器的示意图；
图3是图2所示的终端开路的半波长谐振器归一化电压波沿传输线的分布示意图；
图4是图2所示的谐振器的平面原理示意图；
图5是图1所示的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的各层的布局示意图；
图6是图1所示的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的耦合方案示意图；
图7是图1所示的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的奇偶模谐振频率随着短路枝节长度的变化曲线示意图；
图8是图1所示的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的仿真和测试的频率响应曲线对照图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。
请参见图1，是本发明提供的紧凑型微波分布式双模带通滤波器的结构示意图。该滤波器包括双模谐振器以及分别与所述双模谐振器耦合馈电的信号输入端和信号输出端。如图2所示，双模谐振器包括带状线和连接于所述带状线中点上的短路枝节，所述带状线在竖直方向和水平方向上折叠，且所述带状线在竖直方向上从上至下折叠成第一层、第二层、第三层和第四层，对称面位于所述第二层与所述第三层之间，所述第一层与所述第四层关于所述对称面对称，所述第二层与所述第三层关于所述对称面对称，所述短路枝节位于所述对称面上，且所述对称面在奇模谐振频率下构成虚拟地。
例如，在一个实施例中，带状线的两端开路，信号输入端和信号输出端分别与带状线的一个开路端耦合馈电。应当理解的是，带状线的两端也可以是短路，信号输入端和信号输出端分别与带状线的一个短路端耦合馈电。但是，在本文的以下描述中，都以带状线的两端开路为例。
具体地，如图1所示，紧凑型微波分布式双模带通滤波器在竖直方向分布为11层，从上至下分别为Layer1、Layer2、Layer3、Layer4、Layer5、Layer6、Layer7、Layer8、Layer9、Layer10和Layer11。其中双模谐振器的带状线在竖直方向上折叠为4层，分别为Layer1（对应于图2中的第一层）、Layer5（对应于图2中的第二层）、Layer7（对应于图2中的第三层）和Layer11（对应于图2中的第四层），Layer1、Layer5分别与Layer11、Layer7关于对称面Layer6对称。Layer2、Layer4、Layer8、Layer10为滤波器的部分信号输入输出馈线，且关于对称面Layer6对称。
如图3所示，L表示构成谐振器的传输线的长度，谐振器在奇模时，传输线中点处的电压为零。根据基本的电路理论，开路时电压最大，短路时电压为零。所以可以认为传输线中点在三维结构谐振器中的对称面是短路的，也就是接地了。因此，可以将对称面当作虚拟地。
优选地，如图1和2所示，紧凑型微波分布式双模带通滤波器还包括置于第一层（对应于图1中的Layer1）之上的第一接地金属板G1和置于第四层（对应于图1中的Layer11）之下的第二接地金属板G2，短路枝节分别与第一接地金属板和第二接地金属板连通，从而构成回路。其中，第一接地金属板G1和第二接地金属板G2直接与地连通，可以作为实际地。
优选地，如图1和2所示，第一层（即图1中的Layer1）与距其较近的实际地（即图1中的第一接地金属板G1）之间的距离、第二层（即图1中的layer5）与虚拟地（即图1中的Layer6）之间的距离、第三层（即图1中的Layer7）与虚拟地（即图1中的Layer6）之间的距离、以及第四层（即图1中的Layer11）与距其较近的实际地（即图1中的第二接地金属板G2）之间的距离均相等，例如图2所示的均为d。
请参见图4，为图2所示的谐振器的平面原理示意图。尽管带状线在三维空间内折叠，但是由于结构对称性，可以将其看作如图4所示的中间加载短路枝节且两端开路的带状线，图中，Lu为带状线的长度，Zu为其特性阻抗；Ls为短路枝节的长度，Zs为其特性阻抗。
本发明提供的紧凑型微波分布式双模带通滤波器，通过在竖直面和水平面上折叠带状线，形成三维电路布局，不仅能保持紧凑型微波分布式双模带通滤波器的高性能，还能有效地减小电路尺寸，顺应电路微型化发展的需求。
图5示出了图1中紧凑型微波分布式双模带通滤波器的各层的布局。图5中的Layer1-Layer11为图1中依次从上向下的各层，从图5中可以看出，Layer1、Layer2、Layer4、Layer5分别与Layer11、Layer10、Layer8、Layer7关于对称面（图中为Layer6）对称。
具体地，在实际实施中，图5中所示各段的尺寸可以如下：W＝0.2mm，W1=0.5mm，W2=0.3mm，L1=6.1mm，L2=1.55mm，L3=0.7mm，L4=2.25mm，L5=2.65mm，L6=1.8mm，L7=1.05mm，L8=2.2mm。
请参见图6，是图1所示紧凑型微波分布式双模带通滤波器的耦合方案示意图。图6中，黑色的圆圈1和2分别代表双模带通滤波器的偶模（Even-mode）和奇模（Odd-mode），这两个模之间不存在耦合，空白的圆圈S和L分别代表源和负载，虚线代表源和负载之间存在耦合，相对应的耦合矩阵M能写成如下形式：
M = S 1 2 L S 0 0.64095 0.86249 0.035 1 0.64095 - 1.308 0 0.64095 2 0.86249 0 1.408 - 0.86249 L 0.035 0.64095 - 0.86249 0
紧凑型微波分布式双模带通滤波器的奇模谐振频率fodd由以下方程确定：
f odd = c 2 L u ϵ eff
其中，c为真空光速，εeff为有效介电常数，Lu为图4中所示的所述带状线的长度。
紧凑型微波分布式双模带通滤波器的偶模谐振频率feven由以下方程确定：
f even = c 2 ( L u + L s ) ϵ eff
其中，c为真空光速，εeff为有效介电常数，Lu为图4中所示的所述带状线的长度，Ls为图4中所示的短路枝节的长度。
从以上两个方程式可以看出，偶模谐振频率可以通过短路枝节的长度来控制，图7表明了在加载不同长度的短路枝节情况下，偶模和奇模谐振频率的变化情况。从图中能够清楚的看出偶模谐振频率随着短路枝节长度的增加而减小，而奇模谐振频率基本保持不变。
举例来说，可以设计一个中心频率位于2.45GHz的双模带通滤波器，其3dB相对带宽FBW=27.3%，通带内回波损耗为RL=17dB，同时在带外设置两个传输零点，分别为S1=-13.2j和S2=3.6j。如图8所示，为图1所示紧凑型微波分布式双模带通滤波器的频率响应的曲线图，其中实线为测试结果，虚线为仿真结果。从图8可以看出，中心频率位于2.45GHz的测试结果表明，在2.45GHz的最小插入损耗为1.3dB，测得的最大回波损耗低于17.2分贝。
双模谐振器中的奇模和偶模与源和负载分别形成耦合路径，根据交叉耦合理论，多条耦合路径存在的情况下，滤波器对信号产生±90°相移时，该滤波器可在通带右侧形成一个传输零点。通过引入源和负载之间的感性耦合，在通带左侧又产生一个传输零点，使滤波器具有较好的频率选择性。
在本发明的优选实施例中，由于目前低温共烧陶瓷（LowTemperature Co-Fired Ceramic，LTCC）技术在塑造三维结构上应用较广泛，因此，可以利用低温共烧陶瓷技术，将宽度相等的金属线有序弯折而形成带状线，从而形成本发明所需的任意结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (4)

1.一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器，包括双模谐振器以及分别与所述双模谐振器耦合馈电的信号输入端和信号输出端，其特征在于，所述双模谐振器包括带状线和连接于所述带状线中点上的短路枝节，所述带状线在竖直方向和水平方向上折叠，且所述带状线在竖直方向上从上至下折叠成第一层、第二层、第三层和第四层，对称面位于所述第二层与所述第三层之间，所述第一层与所述第四层关于所述对称面对称，所述第二层与所述第三层关于所述对称面对称，所述短路枝节位于所述对称面上，且所述对称面在奇模谐振频率下构成虚拟地。
2.如权利要求1所述的紧凑型微波分布式双模带通滤波器，其特征在于，所述紧凑型微波分布式双模带通滤波器还包括置于所述第一层之上的第一接地金属板和置于所述第四层之下的第二接地金属板，所述短路枝节分别与所述第一接地金属板和所述第二接地金属板连通。
3.如权利要求2所述的紧凑型微波分布式双模带通滤波器，其特征在于，所述第一层与所述第一接地金属板之间的距离、所述第二层与所述虚拟地之间的距离、所述第三层与所述虚拟地之间的距离、以及所述第四层与所述第二接地金属板之间的距离均相等。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的紧凑型微波分布式双模带通滤波器，其特征在于，所述带状线是通过低温共烧陶瓷技术有序弯折而成的宽度相等的金属线。
CN 201310047079 2013-02-05 2013-02-05 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器 Pending CN103107391A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201310047079 CN103107391A (zh) 2013-02-05 2013-02-05 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
CN201310130202.3A CN103236572B (zh) 2013-02-05 2013-04-15 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
US13/920,429 US9030277B2 (en) 2013-02-05 2013-06-18 Compact microwave distributed-element dual-mode bandpass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201310047079 CN103107391A (zh) 2013-02-05 2013-02-05 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103107391A true CN103107391A (zh) 2013-05-15

Family

ID=48315067

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201310047079 Pending CN103107391A (zh) 2013-02-05 2013-02-05 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
CN201310130202.3A Expired - Fee Related CN103236572B (zh) 2013-02-05 2013-04-15 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310130202.3A Expired - Fee Related CN103236572B (zh) 2013-02-05 2013-04-15 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9030277B2 (zh)
CN (2) CN103107391A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103378387A (zh) * 2013-07-02 2013-10-30 华南理工大学 基于频率选择性耦合技术的宽阻带ltcc带通滤波器
CN103390783A (zh) * 2013-06-07 2013-11-13 南通大学 一种微波分布式可开关带通滤波器
CN104218279A (zh) * 2014-09-02 2014-12-17 电子科技大学 基于ltcc的新型双模带通滤波器
WO2020134325A1 (zh) * 2018-12-24 2020-07-02 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Ltcc带通滤波器
CN111755789A (zh) * 2020-06-24 2020-10-09 电子科技大学 一种基于ltcc工艺的可调滤波器馈电网络
CN112701431A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 电子科技大学 滤波器及无线通信系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733817A (zh) * 2015-04-13 2015-06-24 南京邮电大学 层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器
DE102021115979A1 (de) 2021-06-21 2022-12-22 HELLA GmbH & Co. KGaA UWB-Bandpassfilter

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04189012A (ja) * 1990-11-22 1992-07-07 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置
US5369383A (en) * 1992-04-30 1994-11-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Strip line filter having dual mode loop resonators
JP3395754B2 (ja) * 2000-02-24 2003-04-14 株式会社村田製作所 デュアルモード・バンドパスフィルタ
CN100334776C (zh) * 2003-03-07 2007-08-29 株式会社村田制作所 带通滤波器
JP2004328388A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Murata Mfg Co Ltd デュアルモード・バンドパスフィルタ装置
US7312676B2 (en) * 2005-07-01 2007-12-25 Tdk Corporation Multilayer band pass filter
JP2007189747A (ja) * 2007-04-13 2007-07-26 Oki Electric Ind Co Ltd 弾性表面波フィルタを用いた分波器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103390783A (zh) * 2013-06-07 2013-11-13 南通大学 一种微波分布式可开关带通滤波器
CN103390783B (zh) * 2013-06-07 2015-10-21 南通大学 一种微波分布式可开关带通滤波器
CN103378387A (zh) * 2013-07-02 2013-10-30 华南理工大学 基于频率选择性耦合技术的宽阻带ltcc带通滤波器
CN103378387B (zh) * 2013-07-02 2015-07-29 华南理工大学 基于频率选择性耦合技术的宽阻带ltcc带通滤波器
CN104218279A (zh) * 2014-09-02 2014-12-17 电子科技大学 基于ltcc的新型双模带通滤波器
WO2020134325A1 (zh) * 2018-12-24 2020-07-02 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Ltcc带通滤波器
CN111755789A (zh) * 2020-06-24 2020-10-09 电子科技大学 一种基于ltcc工艺的可调滤波器馈电网络
CN112701431A (zh) * 2020-12-15 2021-04-23 电子科技大学 滤波器及无线通信系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20140218135A1 (en) 2014-08-07
CN103236572A (zh) 2013-08-07
CN103236572B (zh) 2015-10-21
US9030277B2 (en) 2015-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103107391A (zh) 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
CN101599564A (zh) 可控电磁耦合微带开口环谐振器滤波器
CN108039543B (zh) 一种基于介质谐振器的单体双路滤波器
Hekal et al. New compact design for short range wireless power transmission at 1GHz using H-slot resonators
CN102509829A (zh) C波段低插损高次谐波抑制微型带通滤波器
CN201450087U (zh) 可控电磁耦合微带开口环谐振器滤波器
CN102856614B (zh) 一种紧凑型微波分布式双通带带通滤波器
US20220077553A1 (en) Miniature filter design for antenna systems
CN106816675B (zh) 腔体式带阻滤波器及射频器件
JP6508705B2 (ja) チューナブルエバネセントモード帯域通過フィルタ
Peng et al. Compact tunable bandpass filter with a fixed out-of-band rejection based on Hilbert fractals
CN104953974A (zh) 一种uhf波段微型微波滤波器组
Ni et al. Design of hexagonal filter with source-load coupling
Wang et al. Miniaturized substrate integrated waveguide filters with stepped-impedance slot resonators for millimeter-wave application
CN103199821A (zh) 一种超宽带双调谐变压器实现方法
CN105428763A (zh) 一种滤波结构及带阻滤波器
CN112751543A (zh) 一种滤波器组
Xu et al. Compact LTCC source-load coupled SIW filter using mixed coupling
CN103700911A (zh) 一种新型的t型双模微带带通滤波器
CN105119584A (zh) 一种基于ltcc技术的uhf波段微型微波滤波器组
CN103390783A (zh) 一种微波分布式可开关带通滤波器
CN115313005B (zh) 一种基于多模谐振结构的单腔双频4g/5g基站滤波器
CN219322370U (zh) 一种高抑制ltcc带通滤波器
CN103178317A (zh) S波段边带陡峭微型带通滤波器
CN102569956A (zh) 一种变容管电可调滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130515