CN104143673B - 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 - Google Patents
一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104143673B CN104143673B CN201410356385.5A CN201410356385A CN104143673B CN 104143673 B CN104143673 B CN 104143673B CN 201410356385 A CN201410356385 A CN 201410356385A CN 104143673 B CN104143673 B CN 104143673B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- line
- coupling line
- transmission
- coupling
- subpath
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，包括输入输出端口、第一传输主路径、第二传输主路径，第一传输主路径由一段传输线构成，其两端分别与输入输出端口连接；第二传输主路径由并联的第一子路径和第二子路径构成，第一子路径主要由第一传输线、第一耦合线、第二传输线依次级联而成；第二子路径主要由第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线依次级联而成，第三耦合线端短路；第二耦合线和第四耦合线经过折叠后与第一耦合线和第三耦合线级联，第一传输线与第二耦合线重叠，第二传输线与第四耦合线重叠。本发明使得设计更加灵活，阻带内传输零点通过不同路径实现独立可控，具陡峭的滚降特性和小型化。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器。
背景技术
无线通信系统的广泛应用,促进了射频微波器件的发展。带阻滤波器作为通信系统重要的组成部分，能抑制特定频段的杂散信号，消除信号干扰，其性能的优劣对整个通信系统的性能起着关键作用。另一方面，为了最大效率地利用有限的频谱资源,越来越多的无线系统都工作在双频段。双频带阻滤波器具有双边带频率抑制、较低通带差损和群时延的特点，与单频带阻滤波器相比，通信系统的频谱利用率大为提高,系统的功耗、尺寸也大为降低。
双频带阻滤波器当前已经得到了广泛的研究，也提出了一些不同的设计方法，如下：
1、基于频率变换
2004年，Jiro Hirokawa和Makoto Ando等人在IEEE Transactions on MicrowaveTheory and Techniques上发表题为“Dual-band-rejection filter for distortionreduction in RF transmitters”的文章中，提出了一种在低通原型的基础上通过频率变换得到双阻带的方法，结构如图8a所示，图8b是它的仿真测量结果。这种结构的性能很大程度上取决于两个耦合的短路耦合枝节。
2、基于多模谐振
2007年，Kuo-Sheng Chin等人在IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters上发表的题为“Compact dual-band bandstop filters using stepped-impedance resonators”的文章中，提出在传统枝节线单频带阻滤波器的基础上，使用两个开路的阶梯阻抗枝节(SIR)替代均匀阻抗枝节，结构如图9a所示，从而实现双阻带响应。图9b给出了它的仿真测量结果，可以看到带外回波损耗需要改善。
2012年，国内学者章秀银等人在International Conference on Microwave andMillimeter Wave Technology上发表的“Dual-band bandstop filter using open andshort stub-loaded resonators”文章中，使用了短路枝节加载的谐振器来设计双频带阻滤波器，如图10a所示。它的偶模谐振模式被用来形成第一阻带，而奇模谐振模式被抑制，同时使用三次偶模谐波模式形成第二阻带。从图10b中所示仿真测试曲线来看，由于通带仅有一个传输零点，其阻带选择性有待改善。
3、多路径信号干扰
多路径信号干扰是利用路径相位差180°来形成带阻响应。2013年国内学者车文荃等在Electronics Letters发表的表题为“Dual-wideband bandstop filter usingtransversal signal-interaction concept”的文章中利用包含枝节和耦合线的双路径设计了一款宽带双频带阻滤波器，其结构和测量结果分别如图11a和11b所示。可以看到通带选择性较高，然而阻带抑制和带外回波损耗仅能达到10dB。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，使得设计变得更加灵活，实现了阻带内传输零点独立可控、较高的陡峭性、良好的带外回波损耗以及小型化。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，包括有输入输出端口、第一传输主路径、第二传输主路径，其中，所述第一传输主路径由一段传输线构成，其两端分别与输入输出端口连接；所述第二传输主路径由并联的第一子路径和第二子路径构成，所述第二子路径外镶在第一子路径的外部或内嵌在第一子路径的内部；所述第一子路径由耦合的开路枝节构成，主要由第一传输线、第一耦合线、第二传输线依次级联而成；所述第二子路径由耦合的短路枝节构成，主要由第二耦合线、第三耦合线、第四耦合线依次级联而成，且所述第三耦合线端短路；所述第二耦合线和第四耦合线经过折叠后与第一耦合线和第三耦合线级联，所述第一传输线与第二耦合线重叠，所述第二传输线与第四耦合线重叠。
所述第一传输主路径的传输线电长度为θ1，阻抗为Z1；所有短路和开路枝节总电长度也为θ1，电长度θ1为频率0.5(f1+f2)下四分之波长的奇数倍，f1、f2为带阻滤波器的中心频率，短路及开路枝节耦合部分的电长度为θ3,短路和开路枝节折叠耦合部分的电长度均为θ2，总电长度θ1＝θ3+θ2。
所有耦合线均使用等线宽度的双线耦合传输线传输。
所述第三耦合线端短路采用金属通孔，加载有带金属过孔的焊盘。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、传统使用信号干扰设计的双频带阻滤波器多使用双路径，本发明创新性地提出通过在折叠耦合的开路枝节外镶或内嵌耦合的短路枝节实现三条路径，使得设计更加灵活及小型化；
2、本发明设计的双频带阻滤波器阻带内的传输零点通过不同路径实现独立可控，克服了传统双路径信号干扰设计双频带阻滤波器时传输零点不可独立控制的问题；
3、本发明的双频带阻滤波器带外回波损耗可以改善到20dB，阻带间抑制水平达到25dB，同时可以实现较高的陡峭性。
附图说明
图1为本发明所述双频带阻滤波器的原理图。
图2为本发明所述双频带阻滤波器的结构示意图。
图3为双频带阻滤波器的路径相位图。
图4为双频带阻滤波器随参数Zoo和θ3的特性曲线图。
图5为双频带阻滤波器的随参数Z1的特性曲线图。
图6为双频带阻滤波器的实物图。
图7为双频带阻滤波器的仿真测量结果图。
图8a为背景技术中Jiro Hirokawa和Makoto Ando等人的双频带阻滤波器的结构示意图。
图8b为图8a所示结构的仿真测量结果图。
图9a为背景技术中Kuo-Sheng Chin等人的双频带阻滤波器的结构示意图。
图9b为图9a所示结构的仿真测量结果图。
图10a为背景技术中国内学者章秀银等人的双频带阻滤波器的结构示意图。
图10b为图10a所示结构的仿真测量结果图。
图11a为背景技术中国内学者车文荃等人的双频带阻滤波器的结构示意图。
图11b为图11a所示结构的仿真测量结果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所述的采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，在传统开路枝节单频带阻滤波器的基础上，通过折叠耦合两个开路枝节并外镶(或内嵌)两个折叠耦合的短路谐振器，在不增加滤波器尺寸的同时实现了三条路径。本发明设计结构可以是微带、同轴线或其它结构。本实施例选用微带结构，双频带阻滤波器包含上层的微带线结构、中间层介质基板和下层的接地金属贴片以及通过中间层连接上、下两层的金属通孔。
如图1和图2所示，所述的双频带阻滤波器包括有输入输出端口1、第一传输主路径path1、第二传输主路径，其中，所述第一传输主路径path1由一段传输线2构成，传输线电长度为θ1，阻抗为Z1，其两端分别与输入输出端口1连接，所述输入输出端口传输线阻抗为50Ω；所述第二传输主路径由并联的第一子路径path21和第二子路径path22构成，所述第二子路径path22外镶在第一子路径path21的外部或内嵌在第一子路径path21的内部；所述第一子路径path21由耦合的开路枝节构成，主要由第一传输线3、第一耦合线4、第二传输线5依次级联而成；所述第二子路径path22由耦合的短路枝节构成，主要由第二耦合线6、第三耦合线7、第四耦合线8依次级联而成，且所述第三耦合线7端短路；所述第二耦合线6和第四耦合线8经过折叠后与第一耦合线4和第三耦合线7级联；所有耦合线均使用等线宽度的双线耦合传输线传输；所述第一传输线3与第二耦合线6重叠，所述第二传输线5与第四耦合线8重叠；所述第三耦合线7端短路采用金属通孔，加载有带金属过孔9的焊盘10。所有短路和开路枝节总电长度也为θ1，与第一传输主路径path1的传输线电长度一样，电长度θ1为频率的0.5(f1+f2)下的四分之波长的奇数倍，f1、f2为带阻滤波器的中心频率，短路及开路枝节耦合部分的电长度为θ3,短路和开路枝节折叠耦合部分的电长度均为θ2，总电长度θ1＝θ3+θ2，在本实施例中所有耦合线部分均具有相同的奇模阻抗Zoo、偶模阻抗Zoe和耦合系数K，K＝(Zoe-Zoo)/(Zoe+Zoo)，当然也可以采用不等参数的耦合线，这根据实际情况决定。
图3给出了不同路径的相位图，从图中可以看到由于第二传输主路径的两条子路径path21和path22间的信号干扰，在频率ftz2和ftz3处产生两个传输零点。此外，由于第一传输主路径和第二传输主路径的信号相消，在ftz1和ftz4处产生传输零点。三条传输路径的引入使得阻带内的两个传输零点得到独立的控制，同时使得滤波器设计更加灵活。从图4可以看到，通过控制耦合线耦合系数K可以实现对双阻带中心频率比f2/f1的控制；耦合线奇模阻抗Zoo和电长度θ3控制着滤波器的带宽。另外，从图5可以看到第一传输主路径的传输线阻抗Z1可以用来实现改善通带回波损耗达到20dB以上。
下面我们以设计2.4GHz和3.7GHz的双频带阻滤波器为例。
调节合适的耦合系数K实现中心频率比要求，调节耦合线奇模阻抗Zoo和电长度θ3来满足带宽，最后调节Z1实现带外特性。实施例的电路和电磁仿真软件为AgilentAdvanced Design System(ADS)。双频带阻滤波器选择加工在介电常数2.55、厚度为0.8mm、损耗角正切为0.0029的介质基板上，具体物理尺寸如下表1所示，加工实物照片如图6所示。本实施例通过Agilent 5230网络分析仪测量，仿真测量结果如图7所示。测量两个频带中心频率分别为2.42GHz和3.73GHz，20dB加工带宽分别为7.5％和8.6％。两阻带间回波损耗达25dB。通带插损在2.04GHz范围内小于0.5dB，在4.2-7.8GHz范围内小于1dB。该滤波器具有较好的陡峭性，第一个通带低频边带和第二个通带高频边带的衰减度分别为174 dB/GHz和136dB/GHz。
表1-双频带阻滤波器尺寸
| 符号 | 值(mm) | 符号 | 值(mm) |
| L1 | 15 | W2 | 0.3 |
| L2 | 45.6 | S1 | 0.3 |
| L3 | 1.75 | D | 1 |
| W1 | 1.75 | R | 0.3 |
综上所述，本发明创新性地提出三路径信号干扰双频带阻滤波器使得设计更加灵活，阻带内传输零点通过不同路径实现独立可控，同时带外回波损耗可以改善到20dB，具陡峭的滚降特性和小型化，值得推广。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，其特征在于：包括有输入输出端口(1)、第一传输主路径(path1)、第二传输主路径，其中，所述第一传输主路径(path1)由一段传输线(2)构成，其两端分别与输入输出端口(1)连接；所述第二传输主路径由并联的第一子路径(path21)和第二子路径(path22)构成，所述第二子路径(path22)外镶在第一子路径(path21)的外部或内嵌在第一子路径(path21)的内部；所述第一子路径(path21)由耦合的开路枝节构成，主要由第一传输线(3)、第一耦合线(4)、第二传输线(5)依次级联而成；所述第二子路径(path22)由耦合的短路枝节构成，主要由第二耦合线(6)、第三耦合线(7)、第四耦合线(8)依次级联而成，且所述第三耦合线(7)端短路；所述第二耦合线(6)和第四耦合线(8)经过折叠后与第一耦合线(4)和第三耦合线(7)级联，所述第一传输线(3)与第二耦合线(6)重叠，所述第二传输线(5)与第四耦合线(8)重叠；所述第一传输主路径(path1)的传输线电长度为θ1，阻抗为Z1；所有短路枝节电长度均为θ1，所有开路枝节电长度均为θ1，电长度θ1为频率0.5×(f1+f2)下四分之波长的奇数倍，f1、f2为带阻滤波器的中心频率；短路及开路枝节耦合部分的电长度为θ3,短路和开路枝节折叠耦合部分的电长度均为θ2，短路枝节电长度和开路枝节电长度均为θ1＝θ3+θ2。
2.根据权利要求1所述的一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，其特征在于：所有耦合线均使用等线宽度的双线耦合传输线传输。
3.根据权利要求1所述的一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，其特征在于：所述第三耦合线(7)端短路采用金属通孔，加载有带金属过孔(9)的焊盘(10)。
4.根据权利要求1所述的一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器，其特征在于：所述输入输出端口传输线阻抗为50Ω。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410356385.5A CN104143673B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410356385.5A CN104143673B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104143673A CN104143673A (zh) | 2014-11-12 |
| CN104143673B true CN104143673B (zh) | 2016-10-05 |
Family
ID=51852798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410356385.5A Expired - Fee Related CN104143673B (zh) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104143673B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105428763A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-03-23 | 京信通信技术(广州)有限公司 | 一种滤波结构及带阻滤波器 |
| CN110364791B (zh) * | 2018-04-09 | 2021-11-16 | 西安邮电大学 | 一种基于LCP的Ku波段紧凑型带通滤波器 |
| CN110676543B (zh) * | 2019-09-27 | 2021-10-19 | 南京邮电大学 | 一种传输响应可重构的耦合线外部加载型低通和带阻微波传输线滤波器 |
| CN113540714B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-06-14 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 横向信号干扰的宽带滤波器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101150215A (zh) * | 2006-09-22 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 滤波器 |
| CN101662058A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-03 | 华南理工大学 | 源端耦合微带滤波器 |
| CN204130668U (zh) * | 2014-07-24 | 2015-01-28 | 华南理工大学 | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6750741B2 (en) * | 2002-06-04 | 2004-06-15 | Scientific Components | Band pass filter |
| US6995635B2 (en) * | 2004-02-26 | 2006-02-07 | Chung Shan Institute Of Science And Technology | Microstrip line parallel-coupled-resonator filter with open-and-short end |
-
2014
- 2014-07-24 CN CN201410356385.5A patent/CN104143673B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101150215A (zh) * | 2006-09-22 | 2008-03-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 滤波器 |
| CN101662058A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-03 | 华南理工大学 | 源端耦合微带滤波器 |
| CN204130668U (zh) * | 2014-07-24 | 2015-01-28 | 华南理工大学 | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《小型双频带通滤波器的设计》;褚庆昕等;《华南理工大学学报（自然科学版）》;20100630;第38卷(第6期);7-10页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104143673A (zh) | 2014-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Feng et al. | High selectivity wideband balanced filters with multiple transmission zeros | |
| CN103413995B (zh) | 基于ltcc技术的c波段高性能平衡滤波器 | |
| CN109755702B (zh) | 一种四频差分带通滤波器 | |
| CN204130668U (zh) | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 | |
| CN103311613B (zh) | 一种无需匹配网络、高共模抑制的平衡微带双工器 | |
| CN104143673B (zh) | 一种采用三路径信号干扰的双频带阻滤波器 | |
| CN103730709A (zh) | 基于基片集成波导复合左右手和互补开口谐振环缺陷地的双带滤波器 | |
| CN106450600A (zh) | 一种基于带通带阻混合结构的边带陡峭平面双工器 | |
| CN104900948B (zh) | 一种多频平衡滤波器/双工器用的槽线耦合馈电带通单元 | |
| CN108598632A (zh) | 一种具有双零点宽阻带的siw-cpw超宽带滤波器 | |
| CN103326091B (zh) | 一种高选择性、高共模抑制的阶梯阻抗梳状线平衡微带带通滤波器 | |
| CN104868208B (zh) | 一种具有双层结构的双频带通平衡滤波器 | |
| CN103779640B (zh) | 微带双通带滤波器 | |
| CN107895829A (zh) | 一种具有三阶准椭圆带通频率响应的微带滤波器 | |
| Zakharov et al. | Duplexer designed on the basis of microstrip filters using high dielectric constant substrates | |
| CN104091986B (zh) | 一种混合结构的平面有耗滤波器 | |
| CN204651445U (zh) | 一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器 | |
| CN102255125B (zh) | 一种双频窄带带通滤波器 | |
| CN113113742A (zh) | 横向信号干扰双宽带带通滤波器 | |
| CN104009271A (zh) | 一种基于级联四个谐振器的平面带通滤波器 | |
| CN104882653B (zh) | 一种采用改进型耦合馈线的平衡滤波器 | |
| CN110492209B (zh) | 一种基于多层lcp电路技术的自封装超宽带平衡滤波器 | |
| Bautista et al. | Compact on-chip 60 GHz resonator with ring defected ground structure for millimetre-wave applications | |
| CN111224205A (zh) | 一种具有良好阻带特性的微带功分器 | |
| Gu et al. | Miniaturization and harmonic suppression open-loop resonator bandpass filter with capacitive terminations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161005 Termination date: 20210724 |