CN103259501A

CN103259501A - 一种通信系统用带阻滤波器

Info

Publication number: CN103259501A
Application number: CN2013102133037A
Authority: CN
Inventors: 宋开军; 潘涛; 樊勇
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-05-31
Also published as: CN103259501B

Abstract

该发明属于通信技术元器件生产领域中的无反射带阻滤波器，包括一个仅由电感与电容并联而成的并联谐振器、两个分别由一个串联谐振器与一个吸收电阻串联而成的有耗串联谐振器，两个有耗串联谐振器的电路结构及对应元件的参数完全相同；并联谐振器串接于输入、输出端口之间的电路中，两个有耗串联谐振器则通过各自的输入端分别与并联谐振器的两端联接、而另一端则通过吸收电阻接地。该发明具有生产中不需要对电路电感间的互感进行调节、使用中又不受电感线圈之间互感的影响，生产工艺简便，器件在使中性能稳定、可靠性高，对信号强度波动及信号频率波动的适应性强，可方便实现从低频到高频的频率范围内工作，生产率高，有着良好的应用前景等特点。

Description

一种通信系统用带阻滤波器

技术领域

本发明属于通信技术元器件生产领域中的滤波器，特别是一种通信系统用无反射带阻滤波器。

背景技术

滤波器一直以来都是通信电子系统中的重要无源器件之一，而带阻滤波器作为滤波器的一种，具有抑制不必要频率信号的作用。传统的基于信号反射的带阻滤波器具有诸多弊端，比如阻带衰减小、端口匹配较差、端口反射回去的信号严重影响系统性能等。无反射式带阻滤波器通过对阻带内信号完全吸收能够从根本上解决这一问题。在“Lumped-ElementRealization of Absorptive Bandstop Filter With Anomalously High Spectral Isolation”（《IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques》2012年8月第60期、第8卷，作者：Juseop Lee等）论文中提出了一种完全由集总原件组成的吸收式带阻滤波器。该滤波器包括一个串联路径上的并联谐振器和一个并联支路上的串联谐振器构成，并联谐振器上并联了一个电阻，同时串联谐振器也串联了一个电阻；由于电路中没有采用传输线，因此具有结构简单、体积较小等特点；然而，当电路工作于设计的中心频点时，并联谐振器等效于开路，而串联谐振器等效于短路，这时由于串联路径上的并联谐振器仍然有一个电阻，因而无法完全抑制信号的传输；针对这一弊病，该技术通过使两个电感之间产生特定的互感值来克服（这一弊病）。因而该技术在生产过程中需要对电路间的互感值进行精确调试，而互感值的调定又受到两电感线圈间的距离、线圈扎数、电感长度等参数的综合影响，而且在使用过程中该互感值又要受信号强度及信号频率波动的影响，加之电路性能对两个电感之间的互感值极为敏感；因而，该技术存在带阻滤波器在生产过程中对互感值的调定难度大，生产工艺复杂、可靠性较低，使用过程中对信号强度波动及信号频率波动的的适应性差、使用过程中性能的稳定性差，生产率较低，应用前景受限等缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，改进设计一种通信系统用带阻滤波器，以克服背景技术存在的缺陷，达到在确保电路结构简单的基础上，实现生产工艺简便，器件在使中的性能稳定、可靠，对信号强度波动及信号频率波动的适应性强，生产中只需改变相应器件的参数即可制得从低频到高频不同频段应用的相应的带阻滤波器，以及提高其生产率、改改善其应用前景等目的。

本发明的解决方案是针对背景技术存在的缺陷，采用一种基于开关切换理论及其电路模型，改进设计一种无反射带阻滤波器；该无反射带阻滤波器采用一个仅由电感与电容并联而成的并联谐振器、两个结构与参数完全相同的两个有耗串联谐振器组成，各有耗串联谐振器则由一个串联谐振器与一个吸收电阻串联而成；各有耗串联谐振器的一端接地、另一端分别接于并联谐振器的两端；本发明只要求串联谐振器谐振频率与并联谐振器谐振频率相同、且等于带阻滤波器的阻带中心频率即可有效工作，从而克服了背景技术在使用中需对电路间的互感进行的调节、且调节困难的弊端。因而本发明通信系统用带阻滤波器包括并联谐振器，由串联谐振器与吸收电阻串联而成的有耗串联谐振器，输入、输出端口（接口），关键在于并联谐振器仅由一电感与电容并联而成，而有耗串联谐振器则为两个分别由一个串联谐振器与一个吸收电阻串联成的有耗串联谐振器，两个有耗串联谐振器的电路结构及对应元件的参数完全相同；并联谐振器串接于输入、输出端口之间的电路中，两个有耗串联谐振器则通过各自的输入端分别与并联谐振器的两端联接、而另一端则通过吸收电阻接地。

所述有耗串联谐振器，其中的串联谐振器既可采用电感元件作为输入端、电容作为输出端，也可采用电容作为输入端、电感元件作为输出端。

本发明无反射带阻滤波器由于采用一个仅由电感与电容并联而成的并联谐振器、两个电路结构与参数完全相同的有耗串联谐振器组成；各有耗串联谐振器的一端接地、另一端分别接于并联谐振器的两端。本发明利用谐振电路在谐振频率处（阻带中心频率）阻抗为零或无穷大的特性，可分别等效为开关的闭合及断开的状态，在带阻滤波器的阻带内，实现对信号的完全吸收，理想情况下实现阻带无穷大的衰减。本发明的工作方式可以用电路的开关切换理论来解释，即无论是并联谐振器还是串联谐振器都存在谐振状态和非谐振状态两种情况；并联谐振器与串联谐振器的谐振频率都设于阻带的中心频率；谐振状态下，并联谐振器等效于开路，信号无法通过并联谐振器从输入端口K₁传输到输出端口K₂，此时滤波器处于“关”闭状态、而串联谐振器等效于短路，在串联谐振器等效于短路状态下两端口K₁和K₂可视为分别与串联谐振器的吸收电阻相联接，此时当吸收电阻阻值等于端口的阻抗值时，就可以实现对端口信号的完全吸收，产生阻带频率响应；而在非谐振状态下，信号可以通过并联谐振器传输，此时我们可以把滤波器称之为“开”启状态，实现通带频率响应。本发明通过上述电路的开、关两种状态即实现了对阻带信号的抑制与吸收，实现通带信号传输的功能；这种无反射式带阻滤波器能很好地吸收阻带内信号，从而解决了被抑制信号对滤波器前端电路造成影响的问题。因而本发明具有生产过程中不需要对电路电感间的互感进行调节、使用中又不受电感线圈之间的互感的影响，生产工艺简便，器件在使中性能稳定、可靠性高，对信号强度波动及信号频率波动的适应性强，可很方便实现从低频到高频的很宽的频率范围内工作，生产率高，在现代通信电子系统有着良好的应用前景等特点。

附图说明

图1为本发明及实施例1带阻滤波器电路结构示意图；

图2为本发明实施例1带阻滤波器在阻带中心频率为2GHz时，采用全集总参数元件得到的S参数仿真曲线。

图中：1.并联谐振器、1-1.电感线圈、1-2.电容，2.串联谐振器、2-1.电感线圈、2-2.电容，3.吸收电阻，K₁（K₂）：输入（输出）端口，S11.信号反射系数、S21.信号传播系数。

具体实施方式

实施例1

本实施例以带阻滤波器的阻带中心频率为2GHz，采用全集总参数元件构的无反射带阻滤波器为例：本实施例的电路结构如附图1所示，其中并联谐振器1中电感线圈1-1为1.1nH，电容1-2为5.8pF；两个串联谐振器2中的电感2-1均为15.85nH、电容2-2均为0.4pF；吸收电阻3为50Ω。

附图2即为本实施例带阻滤波器的S参数仿真曲线图，图中S11为信号反射系数、S21为信号传播系数；从图2中可看出：阻带衰减大于60dB（S21优于-60dB），阻带回波损耗达到了80dB（S11优于-80dB）；通带内插损小于0.2dB（S21优于-0.2dB），回波损耗大于20dB（除靠近阻带附近频点外，S21优于-20dB）；本实施例对阻带内信号抑制很好，完全被吸收电阻吸收，没出现反射信号。

实施例2

本实施例将电容2-2及电感2-1分别作为两个串联谐振器2的输入端及输出端，其余均与实施例1相同。

Claims

1.一种通信系统用带阻滤波器，包括并联谐振器，由串联谐振器与吸收电阻串联而成的有耗串联谐振器，输入、输出端口，其特征在于并联谐振器仅由一电感与电容并联而成，而有耗串联谐振器则为两个分别由一个串联谐振器与一个吸收电阻串联而成的有耗串联谐振器，两个有耗串联谐振器的电路结构及对应元件的参数完全相同；并联谐振器串接于输入、输出端口之间的电路中，两个有耗串联谐振器则通过各自的输入端分别与并联谐振器的两端联接、而另一端则通过吸收电阻接地。

2.按权利要求1所述通信系统用带阻滤波器，其特征在于所述有耗串联谐振器，其中的串联谐振器既可采用电感元件作为输入端、电容作为输出端，也可采用电容作为输入端、电感元件作为输出端。