CN104091982A - 一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器 - Google Patents

一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，包括双面覆铜微带板，所述均匀阻抗谐振器一端分别与输入端馈线及第一高阻抗连接线一端连接，其另一端开路，第一阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第一高阻抗连接线另一端及第二高阻抗连接线一端连接，微带线较宽的一端开路；第二阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第二高阻抗连接线的另一端及输出端馈线相连接，微带线较宽的一端开路。本发明通过调整均匀阻抗谐振器和两个阶跃阻抗谐振器的特性阻抗，使带阻滤波器的阻带范围能得到很大范围的拓展。

Description

一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器
技术领域
本发明涉及微波工程领域，特别涉及一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器。
背景技术
如今3G技术的在全国得到了越来越好的普及，而新一代无线通信系统4G也开始发展起来，还有其他格式各样的无线通信系统的应用都标志着无线技术又将迎来一个蓬勃发展的高峰期。然而，随着近年来无线信息产业的蓬勃发展，微波频谱资源越来越匮乏，频带的划分越来越精细，利用率越来越高，为了适应合理的频谱应用以及提高无线通信系统的性能，带阻滤波器成为了电路系统里重要的组成部分之一，其性能的优劣也很大程度决定了系统的工作质量。带阻滤波器是指能通过大部分频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。带阻滤波器广泛应用于无线通信系统中，用来抑制高功率发射机的杂散输出以及非线性功放或带通滤波器产生的寄生通带等。
在过去的几十年中，对带阻滤波器的研究相对其他滤波器而言不是很多，并且大多数的研究成果属于窄带带阻滤波器。然而，在某些特殊的无线通信系统当中，宽带带阻滤波器起到了相当重要的作用，因此本发明专利是具有重要价值意义的。一般的带阻滤波器的设计是由1/4波长的短截线谐振器构成，谐振器间隔1/4长的奇数倍并沿主波导或主传输线排列。目前对于宽带带阻滤波器的研究当中，其阻带宽度大多数小于120％，或者结构相对复杂，又或者综合性能不够好。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，具有结构简单可靠、选择性好、体积小、成本低、具有超宽阻带特性。
本发明采用如下技术方案：
一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，包括双面覆铜微带板，在所述双面覆铜微带板的同一面上分别印制输入端馈线、输出端馈线、均匀阻抗谐振器、第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第一高阻抗连接线及第二高阻抗连接线，其中，所述均匀阻抗谐振器一端分别与输入端馈线及第一高阻抗连接线一端连接，其另一端开路；所述第一阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第一高阻抗连接线另一端及第二高阻抗连接线一端连接，第一阶跃阻抗谐振器微带线较宽的一端开路，所述第二阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第二高阻抗连接线的另一端及输出端馈线相连接，第二阶跃阻抗谐振器微带线较宽的一端开路。
所述输入端馈线和输出端馈线均为50欧姆的匹配阻抗。
所述均匀阻抗谐振器、第一、第二阶跃阻抗谐振器位于第一、第二高阻抗连接线的同一侧或两侧。
本发明中，均匀阻抗谐振器、输入端馈线、输出端馈线、第一、二高阻抗连接线及第一、第二阶跃阻抗谐振器微带线较细部分、微带线较粗部分的长度理论上均为1/4波长的电长度。
本发明的有益效果：
1、本发明的结构结合均匀阻抗谐振器和多个阶跃阻抗谐振器，在阻带上产生了5个传输零点，极大地拓展了带阻滤波器的阻带带宽，展现了超宽阻带特性；
2、本发明的结构在保证超宽阻带的同时，带阻滤波器的通带插入损耗、回波损耗和选择性方面都有出色的表现；
3、本发明的结构具有设计简单可靠、体积小、成本低、阻带带宽大范围可控的优点，可以适用于很多种通信系统。
附图说明
图1是本发明一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器的结构示意图；
图2是本发明实施例散射参数仿真测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，包括双面覆铜微带板1，在所述双面覆铜微带板的同一面上分别印制用于馈入电磁波信号的输入端馈线2、用于馈出电磁波信号的输出端馈线8、均匀阻抗谐振器3、第一阶跃阻抗谐振器5、第二阶跃阻抗谐振器7、第一高阻抗连接线4及第二高阻抗连接线6，其中，所述均匀阻抗谐振器3一端分别与输入端馈线2及第一高阻抗连接线4一端连接，其另一端开路，所述第一阶跃阻抗谐振器5微带线较细的一端分别与第一高阻抗连接线4另一端及第二高阻抗连接线6一端连接，第一阶跃阻抗谐振器5微带线较宽的一端开路，所述第二阶跃阻抗谐7振器微带线较细的一端分别与第二高阻抗连接线6的另一端及输出端馈线相连接，第二阶跃阻抗谐振器7微带线较宽的一端开路。
所述输入端馈线2和输出端馈线8均为50欧姆的匹配阻抗。
所述均匀阻抗谐振器3、第一、第二阶跃阻抗谐振器可以位于第一、第二高阻抗连接线的同一侧或两侧，凡按照上述结构连接，则对带阻滤波器的滤波性质几乎无影响。
所述第一、第二阻抗谐振器分别包括相互连接的微带线较细部分及微带线较宽部分。
所述均匀阻抗谐振器及第一、第二阻抗谐振器微带线较细部分及微带线较宽部分均为矩形结构。
均匀阻抗谐振器的长度、输入端馈线长度、输出端馈线长度、第一、二高阻抗连接线的长度及第一、第二阶跃阻抗谐振器微带线较细部分长度、微带线较粗部分的长度理论上均为1/4波长的电长度。
所述本实施例的超宽带带阻滤波器制作在0.8mm厚度、介电常数为2.55的双面覆铜微带板上。所述双面覆铜微带板的同一面上印制出超宽带带阻滤波器，其中均匀阻抗谐振器长27.75mm、宽9.2mm，第一高阻抗连接线长28.05mm、宽0.15mm，第一阶跃阻抗谐振器较细部分长26.85mm、宽0.6mm，第一阶跃阻抗谐振器较宽部分长26.7mm、宽6.7mm，第二高阻抗连接线长26.85mm、宽0.15mm，第二阶跃阻抗谐振器微带线较细部分长29.05mm、宽1.1mm，第二阶跃阻抗谐振器微带线较宽部分长25.7mm、宽1.9mm，输入端馈线和输出端馈线的特效阻抗均为50欧姆。
上述尺寸的各部件按照上述方式连接在一起，得到实施例的超宽带带阻滤波器，将本实施例的超宽带带阻滤波器进行仿真得到如图2所示的结果，
其中，横轴表示本发明的带阻滤波器的信号频率，纵轴表示幅度，包括插入损耗(S21)的幅度和回波损耗(S11)的幅度，S21表示通过本发明的带阻滤波器的信号的输入功率与信号的输出功率之间的关系，其相应的数学函数为：输出功率/输入功率(dB)＝20*log|S21|。
在本发明的带阻滤波器的信号传输过程中，信号的部分功率被反射回信号源，被反射的功率成为反射功率。S11表示通过本发明中带阻滤波器的信号的输入功率与信号的反射功率之间的关系,其相应的数学函数如下：反射功率/入射功率＝20*log|S11|，图2中的加重实心点表示传输零点。
从图中可知，该带阻滤波器的阻带中心频率为2Ghz，频率在0.5-3.26Ghz范围内，插入损耗的绝对值大于20dB，阻带带宽为2.76Ghz，相对阻带带宽为138％，展现了超宽阻带带宽特性。此外，阻带滤波器的通带范围内也展现出较好的性能，通带内的插入损耗的绝对值小于0.6dB，通带内的回波损耗的绝对值大于20dB。
本发明的超宽带带阻滤波器，可以通过调节均匀阻抗谐振器和阶跃阻抗谐振器的特性阻抗，灵活改变阻带内5个传输零点的频率位置，以达到灵活调整带阻滤波器的阻带范围的目的。其中，均匀阻抗谐振器影响着阻带内从左边数起第3个传输零点的位置，第一阶跃阻抗谐振器影响着阻带内从左边数起第1个和第5个传输零点的位置，第二阶跃阻抗谐振器影响着阻带内从左边数起第2个和第4个传输零点的位置。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于多阶跃阻抗谐振器加载的超宽带带阻滤波器，其特征在于，包括双面覆铜微带板，在所述双面覆铜微带板的同一面上分别印制输入端馈线、输出端馈线、均匀阻抗谐振器、第一阶跃阻抗谐振器、第二阶跃阻抗谐振器、第一高阻抗连接线及第二高阻抗连接线，其中，所述均匀阻抗谐振器一端分别与输入端馈线及第一高阻抗连接线一端连接，其另一端开路；所述第一阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第一高阻抗连接线另一端及第二高阻抗连接线一端连接，第一阶跃阻抗谐振器微带线较宽的一端开路；所述第二阶跃阻抗谐振器微带线较细的一端分别与第二高阻抗连接线的另一端及输出端馈线相连接，第二阶跃阻抗谐振器微带线较宽的一端开路。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述输入端馈线和输出端馈线均为50欧姆的匹配阻抗。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述均匀阻抗谐振器、第一、第二阶跃阻抗谐振器位于第一、第二高阻抗连接线的同一侧或两侧。
4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，均匀阻抗谐振器、输入端馈线、输出端馈线、第一、二高阻抗连接线及第一、第二阶跃阻抗谐振器微带线较细部分、微带线较粗部分的长度理论上均为1/4波长的电长度。
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