CN104167581A - 一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器 - Google Patents

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周衍芳
许心影
陈龙
顾家
戴永胜
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Abstract

本发明提出一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器。包括输入端口、输入金属柱、输入电感、第一级双带谐振器、第二级双带谐振器、输出电感、输出金属柱、输出端口、金属屏蔽盒；输入金属柱、输出金属柱、输入电感、输出电感、第一级双带谐振器、第二级双带谐振器均位于填充了陶瓷介质的金属屏蔽盒内；第一级双带谐振器和第二级双带谐振器之间为级联结构。本发明体积小、结构简单、滤波性能优良。

Description

一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器。
背景技术
伴随着信息革命的浪潮，无线通信技术近几年进入了高速发展时期。由于人们可以使用的频率资源是有限的，特别是射频与微波频段资源越来越紧张，因此单频段通信系统已显得陈旧，不能很好地满足无线通信的需求，通信向更高频段发展，又同时能兼容现用的各种通信频段资源的双频和多频通信系统是今后无线通信的一个发展方向。为了充分利用现有的频谱和基础设备资源，在通信系统中设置能同时工作的多个通信频段，有效途径之一就是研究和开发高性能的双频段微波滤波器。双频段微波滤波器，是用一个双频段单元来处理两个波段的信号，这种设计概念提供了容易实现的基础设施和高性能的产品。常用的双频段微波滤波器的设计多采用微带线形式的单级结构进行，所设计的双带滤波器结构体积大，且双带边带特性也并不优良。
发明内容
本发明提出一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，其由LTCC矩形谐振腔结构实现，体积小、结构简单、性能优良。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，包括输入端口、输入金属柱、输入电感、第一级双带谐振器、第二级双带谐振器、输出电感、输出金属柱、输出端口、金属屏蔽盒；
输入金属柱、输出金属柱、输入电感、输出电感、第一级双带谐振器、第二级双带谐振器均位于填充了陶瓷介质的金属屏蔽盒内；
第一级双带谐振器和第二级双带谐振器之间为级联结构；
输入端口与输入金属柱相连，输入金属柱与输入电感相连，输入电感与第一级双带谐振器相连，第一级双带谐振器与第二级双带谐振器耦合相连，第二级双带谐振器与输出电感相连，输出电感与输出金属柱相连，输出金属柱与输出端口相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于，本发明采用两级双带谐振器和三维多层结构，体积小、重量轻，具有良好的滤波性能，电路实现结构简单，可实现大批量生产，成本低。
附图说明
图1是本发明一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器结构示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，包括输入端口1、输入金属柱2、输入电感3、第一级双带谐振器4、第二级双带谐振器5、输出电感6、输出金属柱7、输出端口8、金属屏蔽盒9；
输入金属柱2、输出金属柱7、输入电感3、输出电感6、第一级双带谐振器4、第二级双带谐振器5均位于填充了陶瓷介质的金属屏蔽盒9内；
输入端口1与输入金属柱2相连，输入金属柱2与输入电感3相连，输入电感3与第一级双带谐振器4相连，第一级双带谐振器与第二级双带谐振器5耦合相连，第二级双带谐振器5与输出电感6相连，输出电感6与输出金属柱7相连，输出金属柱7与输出端口8相连；
输入端口1和输出端口8均为50欧姆阻抗端口。
第一级双带谐振器4由分处两层的上下两个矩形谐振腔组成，两个矩形谐振腔在垂直方向上开口背向设置，且两个矩形谐振腔开口两侧的两条边在垂直方向上部分重叠，从而实现双带特性；第二级双带谐振器5由分处两层的两个矩形谐振腔组成，在垂直方向上开口背向设置，且两个矩形谐振腔开口两侧的两条边在垂直方向上部分重叠，从而实现双带特性；
第一级双带谐振器4和第二级双带谐振器5之间为级联结构，第一级双带谐振器4的上层矩形谐振腔的开口与第二级双带谐振器5的上层矩形谐振腔的开口相向设置；第一级双带谐振器4和第二级双带谐振器5之间的距离可以根据通带特性进行调整；第一级双带谐振器4和第二级双带谐振器5级联后可以优化滤波特性，使滤波器边带更加陡峭，边带抑制特性更好。
本发明输入端口1、输入金属柱2、输入电感3、第一级双带谐振器4、第二级双带谐振器5、输出电感6、输出金属柱7、输出端口8和金属屏蔽盒9均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现。
本发明在小尺寸的设计上，采用立体多层结构，将双带谐振器的两个矩形谐振腔分布于两层平面上，有效地减少了滤波器的整体体积，同时在各个矩形谐振腔之间引入交叉耦合，从而达到较好的边带陡峭性和边带抑制特性。
本发明由于是采用多层低温共烧陶瓷工艺实现，其低温共烧陶瓷材料和金属图形在大约900℃温度下烧结而成，所以具有非常高的可靠性和温度稳定性，由于结构采用三维多层结构以及外表面金属屏蔽实现接地和封装，从而使体积大幅减小。
为了进一步说明本发明的有益效果，使用了Ansoft HFSS14电磁仿真软件对本发明矩形谐振腔结构的双带微波滤波器进行了三维电磁仿真，本发明矩形谐振腔结构的双带微波滤波器仿真尺寸仅为2.61mm×4.99mm×0.56mm，尺寸小，采用的陶瓷介质的介电常数为5.9，使用了Ansoft HFSS14软件进行仿真，仿真结果显示双带滤波器的两个通带的中心频率表分别为15.5GHz和19.5GHz,带宽分别为200MHz和300MHz，说明该滤波器具有优良的边带陡峭性和边带抑制特性，下边带抑制优于25dB。

Claims (3)

1.一种矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，其特征在于，包括输入端口(1)、输入金属柱(2)、输入电感(3)、第一级双带谐振器(4)、第二级双带谐振器(5)、输出电感(6)、输出金属柱(7)、输出端口(8)、金属屏蔽盒(9)；
输入金属柱(2)、输出金属柱(7)、输入电感(3)、输出电感(6)、第一级双带谐振器(4)、第二级双带谐振器(5)均位于填充了陶瓷介质的金属屏蔽盒(9)内；
第一级双带谐振器(4)和第二级双带谐振器(5)之间为级联结构；
输入端口(1)与输入金属柱(2)相连，输入金属柱(2)与输入电感(3)相连，输入电感(3)与第一级双带谐振器(4)相连，第一级双带谐振器与第二级双带谐振器(5)耦合相连，第二级双带谐振器(5)与输出电感(6)相连，输出电感(6)与输出金属柱(7)相连，输出金属柱(7)与输出端口(8)相连。
2.如权利要求1所述矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，其特征在于，第一级双带谐振器(4)由分处两层的上下两个矩形谐振腔组成，两个矩形谐振腔在垂直方向上开口背向设置，且两个矩形谐振腔开口两侧的两条边在垂直方向上部分重叠；第二级双带谐振器(5)由分处两层的两个矩形谐振腔组成，在垂直方向上开口背向设置，且两个矩形谐振腔开口两侧的两条边在垂直方向上部分重叠；
第一级双带谐振器(4)的上层矩形谐振腔的开口与第二级双带谐振器(5)的上层矩形谐振腔的开口相向设置。
3.如权利要求1所述矩形谐振腔结构的双带微波滤波器，其特征在于，输入端口(1)、输入金属柱(2)、输入电感(3)、第一级双带谐振器(4)、第二级双带谐振器(5)、输出电感(6)、输出金属柱(7)、输出端口(8)和金属屏蔽盒(9)均采用多层低温共烧陶瓷工艺实现；输入端口(1)和输出端口(8)均为50欧姆阻抗端口。
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