CN103531874B - 双通带巴伦滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双通带巴伦滤波器，包括基板，基板中形成有第一谐振腔和第二谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔相邻且部分地相互对准，第一谐振腔和第二谐振腔相互对准的部分之间设置有第一耦合结构和第二耦合结构，第一耦合结构沿第一谐振腔的中轴线延伸，第二耦合结构沿着第二谐振腔的中轴线延伸；基板的上表面还设置有第一输出馈电微带线、第二输出馈电微带线以及输入馈电微带线，第一输出馈电微带线和第二输出馈电微带线关于第一谐振腔的几何中心中心对称。本发明具有实现巴伦滤波器对于双通带信号的要求并且具有结构简单、体积小的有益效果。

Description

双通带巴伦滤波器

技术领域

本发明涉及通信设备领域，具体涉及一种双通带巴伦滤波器。

背景技术

巴伦滤波器是一种将巴伦与滤波器功能结合起来的器件，它不但能够将不平衡信号转化为平衡信号，同时也能对信号提供频率上的滤波。将巴伦与滤波器集成在一起形成一个三端口的模块，对于通信系统来说，可以有效的减小该功能模块的损耗及体积。

对于频率较高的应用来说，利用基片集成波导技术设计出的器件有着低损耗、低加工成本以及易于集成等优势。但是在以往，用于设计双通带巴伦滤波器的只有传输线形式的谐振器。目前，只存在利用基片集成波导技术设计的单通带巴伦滤波器。因此，现有的利用基片集成波导技术设计的巴伦滤波器难以满足对双通道信号的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中存在的缺陷，提供了一种双通带巴伦滤波器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双通带巴伦滤波器，包括基板，所述基板中形成有第一谐振腔和第二谐振腔，所述第一谐振腔和第二谐振腔均为长方体且相邻设置，所述第一谐振腔的顶壁和所述第二谐振腔的顶壁位于同一平面上，所述第一谐振腔的底壁和所述第二谐振腔的底壁也位于同一平面上；所述第一谐振腔（10）和所述第二谐振腔（20）部分地相互对准，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔相互对准的部分之间设置有第一耦合结构和第二耦合结构，所述第一耦合结构沿所述第一谐振腔的中轴线延伸，所述第二耦合结构沿着所述第二谐振腔的中轴线延伸；所述基板的上表面还设置有第一输出馈电微带线、第二输出馈电微带线以及输入馈电微带线，所述第一输出馈电微带线和所述第二输出馈电微带线关于所述第一谐振腔的几何中心中心对称，所述输入馈电微带线设置于所述第二谐振腔一侧；

所述输入馈电微带线输入频率为第一频率的第一信号到所述第二谐振腔，所述第一耦合结构将所述第一谐振腔和所述第二谐振腔在第一频率下耦合级联以对所述第一信号进行滤波处理；所述输入馈电微带线输入频率为第二频率的第二信号到所述第二谐振腔，所述第二耦合结构将所述第一谐振腔和所述第二谐振腔在第二频率下耦合级联以对所述第二信号进行滤波处理；滤波处理后的所述第一信号和所述第二信号均分别在所述第一输出馈电微带线及所述第二输出馈电微带线等幅反相输出。

在本发明提供的双通带巴伦滤波器中，所述基板介质层、布满所述介质层下表面的第一金属层、以及设置在所述介质层上表面的局部的第二金属层；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔贯穿所述介质层，所述第一金属层为所述第一谐振腔和所述第二谐振腔的底壁；所述第二金属层包括连接的第一顶壁和第二顶壁，所述第一顶壁为所述第一谐振腔的顶壁，所述第二顶壁为第二谐振腔的顶壁。

在本发明提供的双通带巴伦滤波器中，在所述基板上沿着所述第一顶壁的边沿设置若干第一金属化通孔，所述若干第一金属化通孔、所述第一顶壁以及所述第一金属层的与所述第一顶壁相正对的部分围成所述第一谐振腔。

在本发明提供的双通带巴伦滤波器中，在所述基板上沿着所述第二顶壁的边沿设置若干第二金属化通孔，所述若干第二金属化通孔、所述第二顶壁以及所述第一金属层的与所述第二顶壁相正对的部分围成所述第二谐振腔。

在本发明提供的双通带巴伦滤波器中，所述第二金属层上设置两条相互平行的第一耦合槽，所述第一耦合槽由所述第一顶壁延伸至所述第二顶壁，所述第二金属层的位于所述两条所述第一耦合槽间的部分以及所述第一耦合槽构成所述第一耦合结构。

在本发明提供的双通带巴伦滤波器中，所述第二金属层上设置两条相互平行的第二耦合槽，所述第二耦合槽由所述第一顶壁延伸至第二顶壁，所述第二金属层的位于所述两条第二耦合槽之间的部以及所述第二耦合槽构成所述第二耦合结构。

实施本发明的双通带巴伦滤波器，具有以下有益效果：本发明将两个谐振腔邻近设置并通过设置在两个预定位置第一耦合结构和第二耦合结构级联，第一耦合结构只影响第一谐振腔和第二谐振腔在第一信号的内部耦合，第二耦合结构只影响第一谐振腔和第二谐振腔在第二信号的内部耦合，并且通过在第二谐振腔的预定位置设置的第一输出馈电微带线及第二输出馈电微带线输出经过滤波处理后的第一信号和第二信号的等幅反相信号，实现了在一个双通道滤波器内将两个不同频率的信号滤波处理并将非平衡信号转化为平衡信号，满足了双通带巴伦滤波器对于双通带信号的要求，并且具有体积小、结构简单的有益效果。

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是本发明一实施例中双通带巴伦滤波器的结构示意图；

图2是图1所示实施例中的第一谐振腔谐振于第一频率时的场分布示意图；

图3是图1所示实施例中的第一谐振腔谐振于第二频率时的场分布示意图；

图4是图1所示实施例中的第二谐振腔谐振于第一频率时的场分布示意图；

图5是图1所示实施例中的第二谐振腔谐振于第二频率时的场分布示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，该双通带巴伦滤波器采用基片集成波导技术设计，其包括基板1。该基板1大致呈L形。该基板1中形成有第一谐振腔10和第二谐振腔20。第一谐振腔10和第二谐振腔20均呈长方体且相邻设置。第一谐振腔10和第二谐振腔20的顶壁位于同一平面，第一谐振腔10和第二谐振腔20的底壁也位于同一平面上。第一谐振腔10和第二谐振腔20部分地相互对准。第一谐振腔10和第二谐振腔20相互对准的部分之间设置有第一耦合结构12a和第二耦合结构12b。该第一耦合结构12a和第二耦合结构12b均呈矩形。第一耦合结构12a沿第二谐振腔20的中轴线延伸，第二耦合结构12b沿着第一谐振腔10的中轴线延伸。第二耦合结构12b用于将第一谐振腔10和第二谐振腔20在第一频率下耦合级联。第一耦合结构12a用于将第一谐振腔10和第二谐振腔20在第二频率下耦合级联。

基板1的上表面还设置有第一输出馈电微带线30、第二输出馈电微带线40以及输入馈电微带线50。第一输出馈电微带线30、第二输出馈电微带线40以及输入馈电微带线50均采用金属导电材料印刷于基板1的上表面。输入馈电微带线50设置于第二谐振腔20一侧，其用于输入频率分别为第一频率的第一信号以及第二频率的第二信号到第二谐振腔20中。第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40均设置于第一谐振腔10一侧，并用于输出经过处理后的信号。由于第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40关于第一谐振腔10的几何中心中心对称，使得第一输出馈电微带线30及第二输出馈电微带线40输出的为第一信号和第二信号经过滤波处理后的等幅反相信号。也即是说第一信号和第二信号的正相信号在第一输出馈电微带线30输出。第一信号和第二信号的等幅反相信号在第二输出馈电微带线40输出。

本发明的工作原理为：第一谐振腔10和第二谐振腔20在第二耦合结构12b的耦合作用下级联并对由输入馈电微带线50输入的第一信号进行滤波处理，第一谐振腔10和第二谐振腔20在第一耦合结构12a的耦合作用下级联并对输入馈电微带线50输入的第二信号进行滤波处理。滤波处理后的第一信号和第二信号分别在第一输出馈电微带线30及第二输出馈电微带线40等幅反相输出。

在本发明中，该第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40作为该双通带巴伦滤波器的输出端口，同时输出经过滤波处理后的等幅反相双通带信号，也即是在实现滤波功能的同时还实现了将非平衡信号转化为了平衡信号。这使得信号再传输过程中具有更强的抗干扰能力。

具体地，该基板1包括介质层1a以及设置于介质层1a下表面的第一金属层1b和设置于介质层1a上表面的第二金属层1c。第一谐振腔10和第二谐振腔20贯穿介质层1a。第一金属层1b是第一谐振腔10和第二谐振腔20的底壁也即是公共接地端。第二金属层1c可包括连接的第一顶壁10c和第二顶壁20c，第一顶壁10c和第二顶壁20c均呈矩形。该第一顶壁10c是第一谐振腔10的顶壁。该第二顶壁20c是第二谐振腔20的顶壁。第一输出馈电微带线30、第二输出馈电微带线40以及输入馈电微带线50印刷于介质层1a的上表面。第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40分别与第一顶壁10c连接，输入馈电微带线30与第二顶壁20c连接。

第一谐振腔10和第二谐振腔20厚度相对于长和宽来说很小，因此几乎可以忽略不计，该第一谐振腔10的几何中心可以看成其顶壁的几何中心，因此第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40是相当于第一顶壁10c的几何中心中心对称的。第一耦合结构12a和第二耦合结构12b也分别是相对于第二顶壁20c的中轴线和第一顶壁10c的中轴线延伸的。

沿着第一顶壁10c的边沿，在基板1上开设有若干第一金属化通孔100，该若干第一金属化通孔100、第一顶壁10c以及第一顶壁10c的与第一顶壁10c正对的部分围成该第一谐振腔10。沿着二矩形部20c的边沿设置有若干第二金属化通孔200。该若干第二金属化通孔200、第二顶壁20c以及第一金属层1b的与第二顶壁正对的部分共同围成该第二谐振腔20。

在本实施例中，该第二金属层1c上设置两条预定长度的平行的第一耦合槽。该两条第一耦合槽相对于第二谐振腔20的中轴线对称。由第一顶壁10c延伸至第二顶壁20c，第二金属层1c的位于两条第一耦合槽间的部分以及两个第一耦合槽构成第一耦合结构12a。

第二金属层1c上设置两条预定长度的平行的第二耦合槽，该两条第二耦合槽关于第一谐振腔10的中轴线对称。第二耦合槽由第一顶壁10c延伸至第二顶壁20c，第二金属层1c的位于两条第二耦合槽之间的部位以及两个第二耦合槽构成第二耦合结构12b。该第一耦合槽以及第二耦合槽的长短是由第一信号的频率以及第二信号的频率决定的。优选地，该第一耦合槽和第二耦合槽的形状为矩形。

可理解地，当然也可以采用其他耦合方式，只要耦合级联点的位置在相同的区域即可。

另外，作为本发明的核心内容，第一耦合结构12a、第二耦合结构12b、第一输出馈电微带线30以及第二输出馈电微带线40的位置采用以下方法得到：

第一谐振腔10谐振于第一频率时，其谐振模式的场分布如图2所示。第一谐振腔10谐振于第二频率时，其谐振模式的场分布如图3所示。

第二谐振腔20谐振于第一频率时，其谐振模式的场分布如图4所示。第二谐振腔20谐振于第二频率时，其谐振模式的场分布如图5所示。

因此，如图2及图3所示，当将耦合第一谐振腔10和第二谐振腔20的第二耦合结构12b设置于第一谐振腔10的中轴线上时，第一谐振腔10将只有在第一频率下才会被激励，从而该第二耦合结构12b将只影响第一谐振腔10和第二谐振腔20在第一频率的内部耦合。

同样的，由图4及图5可知，当将耦合第一谐振腔10和第二谐振腔20的第一耦合结构12a设置于第二谐振腔20中轴线上时，第二谐振腔20将只有在第二频率下会被激励，从而该第一耦合结构12a将只影响第一谐振腔10和第二谐振腔20在第二频率的内部耦合。从而，第一谐振腔10和第二谐振腔20在两个谐振频率下的内部耦合系数可以得到分别满足。

再如图2和图3所示，当第一谐振腔10的两个输出端口关于第一谐振腔10的几何中心中心对称时，第一谐振腔10的输出在第一频率与第二频率处均等幅度且相位相反，符合输出平衡信号的要求。因此第一输出馈电微带线30和第二输出馈电微带线40分别作为该第一谐振腔10的输出端口，其位置也可由此确定。

如图4和图5所示，作为第二谐振腔20的输入端口的输入馈电微带线50的位置在第二谐振腔20的中轴线的两侧时，即可满足将第一信号和第二信号输入到第二谐振腔20中。

采用本发明，仅仅采用两个谐振腔就完成了双通道滤波器的滤波功能以及将滤波后的信号转化为平衡信号的功能。

并且，本发明提供的双通带巴伦滤波器经过测试可知，其两个通道的的幅度平衡性均优于0.6dB，相位差别均小于2°。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种双通带巴伦滤波器，其特征在于，包括基板(1)，所述基板(1)中形成有第一谐振腔(10)和第二谐振腔(20)，所述第一谐振腔(10)和第二谐振腔(20)均为长方体且相邻设置，所述第一谐振腔(10)的顶壁和所述第二谐振腔(20)的顶壁位于同一平面上，所述第一谐振腔(10)的底壁和所述第二谐振腔(20)的底壁也位于同一平面上；所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)部分地相互对准，所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)相互对准的部分之间设置有矩形的第一耦合结构(12a)和第二耦合结构(12b)，所述第一耦合结构(12a)沿所述第二谐振腔(20)的中轴线延伸，所述第二耦合结构(12b)沿着所述第一谐振腔(10)的中轴线延伸；所述基板(1)的上表面还设置有第一输出馈电微带线(30)、第二输出馈电微带线(40)以及输入馈电微带线(50)，所述第一输出馈电微带线(30)和所述第二输出馈电微带线(40)关于所述第一谐振腔(10)的顶壁的几何中心中心对称，所述输入馈电微带线(50)设置于所述第二谐振腔(20)一侧；

所述输入馈电微带线(50)输入频率为第一频率的第一信号到所述第二谐振腔(20)，所述第二耦合结构(12b)将所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)在第一频率下耦合级联以对所述第一信号进行滤波处理；所述输入馈电微带线(50)输入频率为第二频率的第二信号到所述第二谐振腔(20)，所述第一耦合结构(12a)将所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)在第二频率下耦合级联以对所述第二信号进行滤波处理；滤波处理后的所述第一信号和所述第二信号均分别在所述第一输出馈电微带线(30)及所述第二输出馈电微带线(40)以等幅反相输出；

所述基板(1)包括介质层(1a)、布满所述介质层(1a)下表面的第一金属层(1b)、以及设置在所述介质层(1a)上表面的局部的第二金属层(1c)；所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)贯穿所述介质层(1a)，所述第一金属层(1b)为所述第一谐振腔(10)和所述第二谐振腔(20)的底壁；所述第二金属层(1c)包括连接的第一顶壁(10c)和第二顶壁(20c)，所述第一顶壁(10c)为所述第一谐振腔(10)的顶壁，所述第二顶壁(20c)为第二谐振腔(20)的顶壁；

在所述基板(1)上沿着所述第一顶壁(10c)的边沿设置若干第一金属化通孔(100)，所述若干第一金属化通孔(100)、所述第一顶壁(10c)以及所述第一金属层(1b)的与所述第一顶壁(10c)相正对的部分围成所述第一谐振腔(10)；

在所述基板(1)上沿着所述第二顶壁(20c)的边沿设置若干第二金属化通孔(200)，所述若干第二金属化通孔(200)、所述第二顶壁(20c)以及所述第一金属层(1b)的与所述第二顶壁(20c)相正对的部分围成所述第二谐振腔(20)。

2.根据权利要求1所述的双通带巴伦滤波器，其特征在于，所述第二金属层(1c)上设置两条相互平行的第一耦合槽，所述第一耦合槽由所述第一顶壁(10c)延伸至所述第二顶壁(20c)，所述第二金属层(1c)的位于所述两条耦合槽间的部分以及所述第一耦合槽构成所述第一耦合结构(12a)。

3.根据权利要求2所述的双通带巴伦滤波器，其特征在于，所述第二金属层(1c)上设置两条相互平行的第二耦合槽，所述第二耦合槽由所述第一顶壁(10c)延伸至第二顶壁(20c)，所述第二金属层(1c)的位于所述两条第二耦合槽之间的部分以及所述第二耦合槽构成所述第二耦合结构(12b)。