CN103579722B - 双频带滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种应用于通信领域的双频带滤波器包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，其中，主线路由两个呈轴对称分布的双频带谐振器级连而成，两个双频带谐振器通过接地通孔相连，每个双频带谐振器上分别连接输入/输出传输线，每个双频带谐振器均包括低阻抗传输线和分别连接在低阻抗传输线上的L型短路高阻抗传输线和开路传输线。该双频带滤波器克服了传统双频带滤波器结构复杂、体积笨重等问题，同时具有中心频率、带宽易于控制、频率选择性高、带间隔离性好、结构紧凑、体积小巧的特点。

Description

双频带滤波器
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种适用于微波、毫米波平面电路的双频带滤波器。
背景技术
多频带、多标准无线通信系统的快速发展对多频带带通滤波器频率提出更高的设计要求。目前实现双频带带通滤波器的方式有很多种，比较常见的结构及其存在的问题如下：（1）将两组单频带谐振通过并联的方式来实现双频带滤波器，其存在的问题是往往需要额外的匹配电路，结构复杂、体积大；（2）通过在一宽带带通滤波器通带内引入传输零点的方式来设计双频带滤波器，但该滤波器结构复杂、设计难度大；（3）采用传统二分之一波长阶梯阻抗谐振器进行双频带滤波器设计，但该双频带滤波器通带间相互影响，设计难度大，且体积大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种结构简单、体积小巧且频率选择性高、带间隔力度好的双频带滤波器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种双频带滤波器，包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，所述主线路由两个呈轴对称分布的双频带谐振器级连而成，两个双频带谐振器通过接地通孔相连，所述双频带谐振器上分别连接输入/输出传输线，其特征在于：所述双频带谐振器包括低阻抗传输线和分别连接在低阻抗传输线上的L型短路高阻抗传输线和开路传输线。
进一步地，所述开路传输线为螺旋结构。
进一步地，所述开路传输线为高阻抗传输线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先，本发明采用的双频带谐振器通过在传统的阶梯阻抗谐振器上加载一开路传输线实现，与传统谐振器相比，该双频带谐振器具有具有结构简单、设计灵活、结构紧凑、体积小巧等特点，通过该双频带谐振器的使用，本发明的双频带滤波器克服了传统双频带滤波器结构复杂、体积笨重等问题；
其次，本发明提出的双频带滤波器的通带中心频率及带宽均易于控制，通过调整双频带谐振器中高、低阻抗传输线的阻抗比及电长度比可以对中心频率进行有效设计，通过调整双频带谐振器间的电磁耦合强度即可实现滤波器带宽的控制；
再次，实践证明，本发明的双频带滤波器的结构可以在通带附件产生4个传输零点，传输零点的产生可以提高滤波器的频率选择特性和频带间的隔离特性。
附图说明
图1为本发明的紧凑型双频带带通滤波器结构示意图；
图2为实施例中的双频带带通滤波器的频率响应曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例中的双频带滤波器包括设有接地通孔11的介质基片1、位于介质基片1上表面的主线路2和位于介质基片下表面的金属地板3。主线路2由两个呈轴对称分布的双频带谐振器21、21＇级连而成，两个双频带谐振器21、21＇通过接地通孔11相连并实现接地，双频带谐振器21、21＇上分别连接输入/输出传输线4、4＇。双频带谐振器21包括低阻抗传输线211和分别连接在低阻抗传输线211上的L型短路高阻抗传输线212和开路传输线213；双频带谐振器21＇包括低阻抗传输线211＇和分别连接在低阻抗传输线211＇上的L型短路高阻抗传输线212＇和开路传输线213＇，其中，低阻抗传输线211与211＇之间、开路传输线213与213＇形成电磁耦合，所形成的电磁耦合是形成带通滤波器的关键，电磁耦合的强度决定着滤波器的带宽、通带内插入损耗的大小及滤波器频率选择性；滤波器中心频率则主要由双频带谐振器21、21＇决定，通过调整双频带谐振器21、21＇中高、低阻抗传输线的阻抗比及电长度比可以对中心频率进行有效设计。
由上述双频带谐振器21或21＇的结构可知，本实施例中的双频带谐振器21或21＇是通过在传统的四分之一波长阶梯阻抗谐振器的结构上加载一个开路传输线而成的，其中，低阻抗传输线211或211＇和L型短路高阻抗传输线212或212＇构成传统的四分之一波长阶梯阻抗谐振器。
对于传统的四分之一波长阶梯阻抗谐振器，设定其低阻抗传输线211或211＇的特征阻抗及电长度分别为Z1、θ1，L型短路高阻抗传输线212或212＇的特征阻抗及电长度分别为Z2、θ2，阻抗比K=Z2/Z1，由谐振条件可知：
K=Z2/Z1=tgθ2×tgθ1 (1)
对于本实施例中的双频带谐振器21或21＇，设所加载的开路传输线213或213＇的特征阻抗及电长度分别为Z1、θ1＇，则由器谐振条件可知：
K=Z2/Z1=tgθ2×tgθ1/(1-tgθ1×tgθ1＇) (2)
由式（1）、（2）可以看出，相比传统四分之一波长阶梯阻抗谐振器，本实施例中的双频带谐振器21或21＇多一个设计变量，因此，其设计更加灵活，进一步地，由该双频带谐振器构成的双频带滤波器的设计也将更加灵活。
为了提高空间利用率，最大限度的滤波器尺寸，开路传输线213和213＇均为螺旋高阻抗传输线。
本实施例中的双频带滤波器的频率响应曲线如图2所示，图中的曲线S11为信号端口反射的特性曲线，曲线S21为信号的传输特性曲线。由图可知，第一通带的中心频率是2.43GHz，其3dB带宽为12.1%，满足WLAN系统的要求，插入损耗为1.3dB，回波损耗大于18.5dB，该通带在1.82GHz和3.14GHz处产生两个传输零点，分别为Tz1、Tz2；第二通带的中心频率是5.15GHz，其3dB带宽为7.7%，满足WLAN系统的要求，插入损耗为1.6dB，回波损耗大于23.5dB，该通带在5.35GHz和7.63GHz处产生两个传输零点，分别为Tz3、Tz4，传输零点的极大提高了滤波器的频率选择性和通带间的隔离性。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种双频带滤波器，包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，所述主线路由两个呈轴对称分布的双频带谐振器级连而成，两个双频带谐振器通过接地通孔相连，所述双频带谐振器上分别连接输入/输出传输线，其特征在于：所述双频带谐振器包括低阻抗传输线和分别连接在低阻抗传输线上的L型短路高阻抗传输线和开路传输线；所述低阻抗传输线与L型短路高阻抗传输线构成四分之一波长阶梯谐振器；所述L型短路高阻抗传输线与开路传输线连接在低阻抗传输线的同一端或不同端；
通过调整双频带谐振器21、21＇中高、低阻抗传输线的阻抗比及电长度比可以对中心频率进行有效设计。
2.根据权利要求1所述的双频带滤波器，其特征在于：所述开路传输线为螺旋结构。
3.根据权利要求1或2所述的双频带滤波器，其特征在于：所述开路传输线为高阻抗传输线。
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