CN103762403B - 三通带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三通带滤波器，包括上层微带线、设有接地通孔的中间介质基板和底层金属地板，上层微带线包括两级对称分布的三模谐振单元和两条输入/输出馈线，每级三模谐振单元包括接地通孔及与接地通孔级联的短路传输线、矩形闭合环传输线、第一开路螺旋传输线和第二开路螺旋传输线，短路传输线与矩形闭合环传输线连接构成一L型结构，第一开路螺旋传输线加载于所述L型结构内部并与矩形闭合环传输线相连接，第二开路螺旋传输线嵌于所述矩形闭合环传输线内部，两级三模谐振单元的第一、二、三阶谐振模分别构成滤波器的三个通带。该三通带滤波器可在滤波器每个通带的两侧附近引入两个传输零点，可以显著提高滤波器的频率选择性和带间隔离度。
Description
技术领域
本发明属于微波通信技术领域，具体涉及一种具有高选择性、高隔离度且结构紧凑的三通带滤波器。
背景技术
随着通信行业的发展，多标准通信系统并存是当下通信行业的现状。因此，为更好的支持多标准、不同频率的通信系统，多频带滤波器作为通信系统中的关键器件，得到了广泛的研究。
在传统方法中，为满足对多个频带信号的筛选，通常采用多个不同频带的滤波器分别筛选对应频带的信号。这种方法优点是设计简单，操作方便，然而随着通信系统“小型化、高集成度”的要求不断提高，传统方法已经满足不了当下通信系统的快速发展。因此，小型化多频带滤波器的研究成为当下的热点。
三频带滤波器的设计方法因设计思路而不尽相同：（1）第一种是基于传统方法的并联单通带法，通过在同一个版图中将不同频带的滤波器并联在一起从而实现多频带信号的滤除或者筛选，这种方法由于滤波器整体尺寸偏大而不方便集成；（2）第二种方法是通过多模谐振器的方法，充分利用传输线的周期性，可以有效减小滤波器尺寸，其不足在于与设计方法（1）相比，结构复杂，加工难度大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述问题，提供一种具有高选择性、高隔离度、小型化等特点且结构简单、便于加工的三通带滤波器。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种三通带滤波器，包括上层微带线、设有接地通孔的中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带线包括两级对称分布的三模谐振单元和两条输入/输出馈线，每级三模谐振单元包括接地通孔及与接地通孔级联的短路传输线、矩形闭合环传输线、第一开路螺旋传输线和第二开路螺旋传输线，其中，短路传输线与矩形闭合环传输线连接构成一L型结构，第一开路螺旋传输线加载于所述L型结构内部并与矩形闭合环传输线相连接，第二开路螺旋传输线嵌于所述矩形闭合环传输线内部，两级三模谐振单元的第一、二、三阶谐振模分别构成滤波器的三个通带。
进一步地，所述输入/输出馈线采用抽头结构。
进一步地，所述输入/输出馈线的特性阻抗为50欧姆。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的三通带滤波器通过在两级对称分布的三模谐振单元间同时引入电耦合和磁耦合，可在滤波器每个通带的两侧附近引入两个传输零点，共6个传输零点，显著提高滤波器的频率选择特性，同时，位于通带间的传输零点提高了滤波器通道间的隔离特性；
(2)本发明的三通带滤波器电路为平面结构，整个电路尺寸小，结构紧凑，空间利用率高，且易于加工，能够很好的满足通信技术对滤波器小型化的要求。
附图说明
图1是本发明的三通带滤波器的结构示意图；
图2是本发明的三通带滤波器实施例的频率响应曲线。
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，本实施例中的三通带滤波器包括上层微带线1、设有接地通孔21的中间介质基板2和底层金属地板3，上层微带线1包括两级对称分布的三模谐振单元11、12和两条输入/输出馈线13、14，三模谐振单元11包括接地通孔21及与接地通孔21级联的短路传输线111、矩形闭合环传输线112、第一开路螺旋传输线113和第二开路螺旋传输线114，短路传输线111与矩形闭合环传输线112连接构成一L型结构，第一开路螺旋传输线113加载于该L型结构内部并与矩形闭合环传输线112相连接，第二开路螺旋传输线114嵌于矩形闭合环传输线112的内部，与三模谐振单元11一样，三模谐振单元12也包括接地通孔21及与接地通孔21级联的短路传输线121、矩形闭合环传输线122、第一开路螺旋传输线123和第二开路螺旋传输线124，各部分的连接关系同三模谐振单元11，三模谐振单元11和三模谐振单元12的第一、二、三阶谐振模分别构成滤波器的三个通带。
通过在本实施例中的三通带滤波器的矩形闭合环传输线111与矩形闭合环传输线112之间、第一开路螺旋传输线113和第一开路螺旋传输线123之间引入电耦合和磁耦合，同时在接地通孔21处引入磁耦合，由磁耦合、电耦合的相互消除效应及传输线谐波效应便可在滤波器通带附近产生6个传输零点，提高滤波器的频率选择性和带间隔离性。
输入/输出馈线13、14分别连接于三模谐振单元11、12的短路传输线111、121上，作为优选，本实施例中的输入/输出馈线13、14均采用抽头结构，且特性阻抗均为50欧姆的微带线。
作为优选，本实施例中的介质基板2采用厚度0.508mm，介电常数为3.66的Rogers4350B。整个三通带滤波器电路的面积为4.30×6.90mm2，对应的波长尺寸为0.42λg×0.66λg，λg为第一通带中心频率的导波波长。输入/输出端传输线13、14的宽度为1.1mm；短路传输线111、121的宽度均为0.15mm，长度均为5.45mm；矩形闭合环传输线112、122的宽度均为0.15mm，总长度为10.9mm，其中相邻部分，即耦合部分的长度为2.90mm，耦合间距为0.15mm；第一螺旋开路传输线13的宽度0.15mm，总长度为14.10mm，其中耦合部分的长度为2.90mm，耦合间距为0.13mm；第二螺旋开路传输线的宽度为0.15mm，总长度为10.8mm；接地通孔21直径为0.3mm。
图2是本实施例的三通带滤波器的频率响应曲线，图中包含两条曲线S11、S21，曲线S11是信号端口反射的特性曲线，曲线S21是信号的传输特性曲线。由图2可知，第一通带的中心频率是1.93GHz，其3dB带宽为6.1%，满足GSM系统的要求，插入损耗为0.8dB，回波损耗大于20.5dB，该通带在1.67GHz和2.62GHz处产生了两个传输零点TZ1、TZ2；第二通带的中心频率是3.51GHz，其3dB带宽为4.5%，满足WIMAX系统的要求，插入损耗为1.6dB，回波损耗大于18.7dB，该通带在3.11GHz和3.93GHz处产生两个传输零点TZ3、TZ4；第三通带的中心频率是5.81GHz，其3dB带宽为2.7%，满足WLAN(5.7GHz)系统的要求，插入损耗为1.9dB，回波损耗大于15.5dB，该通带在5.36GHz和6.07GHz处产生两个传输零点TZ5、TZ6；六个传输零点的产生提高了滤波器的频率选择性，同时，传输零点TZ2和TZ3可以有效提高第一通带和第二通带间的隔离度，传输零点TZ4和TZ5可以有效提高第二通带和第三通带间的隔离度。
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)
1.一种三通带滤波器，其特征在于：包括上层微带线、设有接地通孔的中间介质基板和底层金属地板，所述上层微带线包括两级对称分布的三模谐振单元和两条输入/输出馈线，每级三模谐振单元包括接地通孔及与接地通孔级联的短路传输线、矩形闭合环传输线、第一开路螺旋传输线和第二开路螺旋传输线，其中，短路传输线与矩形闭合环传输线连接构成一L型结构，第一开路螺旋传输线加载于所述L型结构内部并与矩形闭合环传输线相连接，第二开路螺旋传输线嵌于所述矩形闭合环传输线内部，两级三模谐振单元的第一、二、三阶谐振模分别构成滤波器的三个通带，两级三模谐振单元均位于所述两条输入/输出馈线的同一侧。
2.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于：所述输入/输出馈线采用抽头结构。
3.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于：所述输入/输出馈线的特性阻抗为50欧姆。
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