CN104051831A - 一种小型化超宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化超宽带滤波器，该超宽带滤波器采用微带形式实现，包括微带基片、底层地和顶层微带电路，其中，微带基片形成于底层地之上，顶层微带电路形成于微带基片之上。顶层微带电路部分包括：输入/输出抽头、螺旋结构的小型化超宽带滤波器、T型导纳变换网络。螺旋结构的小型化超宽带滤波器采用两个相互嵌套的螺旋结构在内部相连、另一端口短接的方式实现。为了提高阻带抑制特性，利用T型导纳变换网络将两个螺旋结构的小型化超宽带滤波器级联。所提出的滤波器结构简单、紧凑，便于微波电路集成。
Description
技术领域
本发明涉及微带滤波器技术领域，特别涉及一种小型化超宽带滤波器。
背景技术
滤波器是无线通信系统中用于抑制干扰信号不可或缺的重要无源器件。随着无线通信的快速发展，对于通信信道容量的要求与日俱增，需要使用宽带信号处理的宽带滤波器来提高整个系统的信道容量。超宽带技术作为新型的无线通信技术，解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题。
随着超宽带技术的快速发展，需要使用具有超宽带信号处理能力的超宽带滤波器来提高整个系统的信道容量。超宽带覆盖了3.1GHz-10.6GHz的频带宽度，具有较高的设计难度。
目前实现超宽带滤波器的方法多种多样，为了实现如此宽的带宽一般需要很强的耦合，所以目前实现的大多超宽带滤波器采用的基板有较大介电常数或厚度较高，这对于微波应用会带来较大的信号延迟。而采用级联1/4波长谐振器的带通滤波器又具有较大的尺寸。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种小型化超宽带滤波器，以解决级联1/4波长谐振器的带通滤波器尺寸较大的问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种小型化超宽带滤波器，该超宽带滤波器采用微带形式实现，包括微带基片、底层地和顶层微带电路，其中，微带基片形成于底层地之上，顶层微带电路形成于微带基片之上。
上述方案中，所述顶层微带电路包括：
多个螺旋结构的超宽带滤波器单元，其中每个螺旋结构的超宽带滤波器单元均包括：
两段关于中心奇对称的相互嵌套的螺旋传输线(1、2)，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元中心的两个端点通过中间传输线5连接，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元边缘部分的两个端点通过通孔接地；
T型导纳变换网络，连接于两个螺旋结构的超宽带滤波器单元之间，使多个螺旋结构的超宽带滤波器单元串联；以及
输入抽头11和输出抽头12，分别连接于串联连接的多个螺旋结构的超宽带滤波器单元中起始超宽带滤波器单元和末端超宽带滤波器单元。
上述方案中，所述两段螺旋型传输线(1、2)及中间传输线5采用阶梯阻抗传输线实现。
上述方案中，所述T型导纳变换网络包括第一低阻抗直连传输线8、第二低阻抗直连传输线9和短路线10，短路线10连接于第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9的结合处，三者位于同一平面，且第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9关于短路线10对称。
上述方案中，所述第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9的特征阻抗均在50-60欧姆之间。
上述方案中，所述输入抽头11和输出抽头12为特征阻抗50欧姆的传输线。
上述方案中，所述输入抽头11与起始超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接，所述输出抽头12与末端超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接。
上述方案中，所述微带基片的相对介电常数1-100，厚度为0.05-5mm。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种小型化超宽带滤波器，采用螺旋结构的超宽带滤波器单元，大大降低了滤波器尺寸。
2、本发明提供的这种小型化超宽带滤波器，通过T型导纳变换网络级联滤波器单元，结构简单，易于调节，可靠性高。
3、本发明提供的这种小型化超宽带滤波器，对基板要求低，可采用较薄和介电常数低的基板。
附图说明
图1是依照本发明实施例的小型化超宽带滤波器的结构示意图。
图2是图1中螺旋结构的超宽带滤波器单元的结构示意图。
图3(a)和图3(b)是对图1所示的小型化超宽带滤波器进行仿真测试的结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种小型化超宽带滤波器，采用微带形式实现，包括微带基片、底层地和顶层微带电路，其中，微带基片形成于底层地之上，顶层微带电路形成于微带基片之上。微带基片的相对介电常数1-100，厚度为0.05-5mm。
其中，顶层微带电路包括多个螺旋结构的超宽带滤波器单元、连接于两个螺旋结构的超宽带滤波器单元之间的T型导纳变换网络、输入抽头11和输出抽头12。
在多个螺旋结构的超宽带滤波器单元中，每个螺旋结构的超宽带滤波器单元均包括：两段关于中心奇对称的相互嵌套的螺旋传输线(1、2)，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元中心的两个端点通过中间传输线5连接，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元边缘部分的两个端点通过通孔接地。两段螺旋型传输线(1、2)及中间传输线5采用阶梯阻抗传输线实现。
T型导纳变换网络，连接于两个螺旋结构的超宽带滤波器单元之间，使多个螺旋结构的超宽带滤波器单元串联，包括第一低阻抗直连传输线8、第二低阻抗直连传输线9和短路线10，短路线10连接于第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9的结合处，三者位于同一平面，且第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9关于短路线10对称。一个螺旋结构的超宽带滤波器阻带抑制特性较差，两滤波器直连会出现阻抗失配等问题，会在低频出现寄生通带。引入T型导纳变换网络改善这一问题。第一低阻抗直连传输线8和第二低阻抗直连传输线9的特征阻抗均在50-60欧姆之间。
输入抽头11和输出抽头12，分别连接于串联连接的多个螺旋结构的超宽带滤波器单元中起始超宽带滤波器单元和末端超宽带滤波器单元。输入抽头11和输出抽头12为特征阻抗50欧姆的传输线。输入抽头11与起始超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接，所述输出抽头12与末端超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接。调节抽头位置用以改善驻波特性。
本实施例中，基片相对介电常数3.55，厚度0.508mm。
图1是依照本发明实施例的小型化超宽带滤波器的结构示意图。两个超宽带滤波器单元(6，7)通过T型导纳变换网络级联。T型导纳变换网络由低阻抗直连传输线(8，9)和短路线10组成，低阻抗直连传输线的特征阻抗在50-60欧姆之间。
图2是图1中螺旋结构的超宽带滤波器单元的结构示意图，其由两段螺旋型传输线构成，这两段螺旋传输线关于中心奇对称，通过一段传输线5连接；两段螺旋传输线的另一端(3，4)通过通孔接地。
图3(a)和图3(b)是对图1所示的小型化超宽带滤波器进行仿真测试的结果示意图，本发明的实施实例的仿真和测试结果频率特性包括：S11和S21，横坐标代表频率变量，单位为GHz；纵坐标代表幅度变量，单位为dB。虚线代表仿真结果，实线代表测试结果。如图3(a)和图3(b)所示，测试结果表明，实施实例3dB带宽覆盖3.1GHz至11GHz。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种小型化超宽带滤波器，其特征在于，该超宽带滤波器采用微带形式实现，包括微带基片、底层地和顶层微带电路，其中，微带基片形成于底层地之上，顶层微带电路形成于微带基片之上。
2.根据权利要求1所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述顶层微带电路包括：
多个螺旋结构的超宽带滤波器单元，其中每个螺旋结构的超宽带滤波器单元均包括：
两段关于中心奇对称的相互嵌套的螺旋传输线(1、2)，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元中心的两个端点通过中间传输线(5)连接，两段螺旋传输线在超宽带滤波器单元边缘部分的两个端点通过通孔接地；
T型导纳变换网络，连接于两个螺旋结构的超宽带滤波器单元之间，使多个螺旋结构的超宽带滤波器单元串联；以及
输入抽头(11)和输出抽头(12)，分别连接于串联连接的多个螺旋结构的超宽带滤波器单元中起始超宽带滤波器单元和末端超宽带滤波器单元。
3.根据权利要求2所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述两段螺旋型传输线(1、2)及中间传输线(5)采用阶梯阻抗传输线实现。
4.根据权利要求2所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述T型导纳变换网络包括第一低阻抗直连传输线(8)、第二低阻抗直连传输线(9)和短路线(10)，短路线(10)连接于第一低阻抗直连传输线(8)和第二低阻抗直连传输线(9)的结合处，三者位于同一平面，且第一低阻抗直连传输线(8)和第二低阻抗直连传输线(9)关于短路线(10)对称。
5.根据权利要求4所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述第一低阻抗直连传输线(8)和第二低阻抗直连传输线(9)的特征阻抗均在50-60欧姆之间。
6.根据权利要求2所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述输入抽头(11)和输出抽头(12)为特征阻抗50欧姆的传输线。
7.根据权利要求2所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述输入抽头(11)与起始超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接，所述输出抽头(12)与末端超宽带滤波器单元之间采用渐变传输线连接。
8.根据权利要求1所述的小型化超宽带滤波器，其特征在于，所述微带基片的相对介电常数1-100，厚度为0.05-5mm。
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| CN104966871A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-10-07 | 南京恒电电子有限公司 | 微带平面螺旋滤波器及其设计方法 |
| CN110071354A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-30 | 南京邮电大学 | 一种采用对称互补螺旋结构的小型化单元结构ssp-tl |
| JP7461362B2 (ja) | 2019-01-23 | 2024-04-03 | インクスペース イメージング インコーポレイテッド | フレキシブル共鳴トラップ回路 |
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