CN104332680B - 一种方形谐振环的微带双模带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种方形谐振环微带双模带通滤波器，用于无线通信系统等领域。该滤波器包括输入馈线、输出馈线、微扰片和一个方形谐振环。方形谐振环由一个闭环方形微带线和四个位于闭环方形微带线外部的四个角上加载微带线组成。四个角上的加载微带线采用箭头形的结构，箭头的两条棱相互垂直。闭环方形微带线的四个边的中心分别有一个开口，开口处在方形环内部方向连接了四个臂，每个臂由一个开口三角环和两个短微带线组成。微扰片位于方形环状谐振器的一角，微扰片为正方形微带线。输入馈线与输出馈线的结构及尺寸均相同，且互成90 度，为“T”型馈线结构。本滤波器具有插入损耗低、通带窄、阻带高抑制度、尺寸小等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种方形谐振环微带双模带通滤波器，具体是一种具有抑制高次寄生通带和小型化特性的带通滤波器，可用于无线通信系统等领域。
背景技术
微带结构的滤波器因为其易于设计、容易集成等优点在无线通信系统中得到了广泛应用。微带滤波器的种类和实现形式多种多样，小型化高性能微带滤波器的研究一直是个热门领域。双模滤波器具有小型化、低损耗和易产生传输零点等优势，广泛地应用于无线通信系统。双模谐振器具有一对简并模式，在谐振器对称面上引入微扰使得这对简并模式分开，从而等效为两个调谐电路，因此滤波器固有的阶数减少一半，能够减小尺寸，使结构紧凑。
2013年Haiwen Liu等人在IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY期刊（VOL. 23, NO. 3, JUNE 2013）发表了 “Compact Superconducting BandpassFilter Using Dual-Mode Loop Resonators”，提出了在环形双模带通滤波器内加载电容来增加滤波器的容性负载，从而增加谐振器的电长度，实现滤波器的小型化。但是该滤波器尺寸相对较大，对阻带的抑制度较弱。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种方形谐振环微带双模带通滤波器。此种带通滤波器在谐振环外部四个顶角上加载微带线，从而增加了容性负载，并在谐振环内部四个臂中心处加载了四个三角环枝节，增加了滤波器的电长度，减小了滤波器的尺寸。该滤波器工艺简单，且具有插入损耗低、通带窄、阻带高抑制度等较好的性能指标。
本发明具体的技术方案如下：
本发明提出的一种方形谐振环微带双模带通滤波器，包括输入馈线、输出馈线、微扰片和一个方形谐振环。所述方形谐振环由一个闭环方形微带线和四个位于方形谐振环外部四个顶角上的加载微带线组成，所述的四个加载微带线与方形谐振环之间由大方形环外部的四个顶角向外伸出的四个小正方形微带线连接。
所述的闭环方形微带线的四个边的中心分别有一个开口，开口处在方形环内部方向连接了四个臂，每个臂由一个开口三角环和两个短微带线组成。所述四个臂完全相同。所述三角环轮廓为等腰直角三角形。
方形环状微带线外部四个顶角上的加载微带线采用箭头形的结构，箭头的两条棱相互垂直，分别与大方形环的两条边平行。
所述微扰片位于方形环状谐振器内部的一角，微扰片为正方形微带线。
所述的输入馈线与输出馈线的结构及尺寸均相同，且互成90 度，为“T”型馈线结构，均包括主馈线、平行枝节两个部分。平行枝节与方形谐振环的边缘平行，深入到该方形谐振环的内部进行馈电。所述输入输出馈线分别为50欧姆特征线宽，连接馈电装置。
本发明与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著优点。
1．本发明由于在方形环谐振器外部的四个顶角上设置了加载微带线，可有效增加谐振电路电容，依靠其慢波的特性有效地减小了滤波器的尺寸。
2．微带电容负载的存在降低了通带的插入损耗，在通带附近有三个传输零点，阻带衰减较大，从而具有抑制高次谐波的特性。
3．方形环的内部排列了四个三角环枝节，增加了谐振器的波导波长，降低了谐振频率，从而减小了滤波器的尺寸。
4．输入输出的“T”型馈线结构增强了谐振器与馈线之间的耦合，从而得到较低的通带内插入损耗。
附图说明
图1为本发明所述方形环状微带双模带通滤波器布局示意图。
图2为本发明所述中心频率为0.62GHz的方形环状微带双模带通滤波器频率响应图。
图中：1- 输入馈线，2- 输出馈线，3- 方形环，4- 方形环外的左上角加载微带线，5- 方形环外的右上角加载微带线，6- 方形环外的左下角加载微带线，7- 方形环外的右下角加载微带线，8- 方形环外的左上角方形微带线，9- 方形环外的左下角方形微带线，10-方形环外的右下角方形微带线，11- 方形环外的右上角方形微带线，12- 微扰片，13- 输入馈线的主馈线，14- 输入馈线的平行枝节，21- 输出馈线的主馈线，22- 输出馈线的平行枝节， 31- 方形环内的上三角环枝节，32-方形环内的左三角环枝节，33- 方形环内的右三角环枝节，34- 方形环内的下三角环枝节。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的说明。
参见图1，一个优选实施例是工作于中心频率为0.62GHz的方形环状微带双模带通滤波器。本发明介质材料采用Taconic RF-60，其介电常数为εr=6.15，厚度H=0.64 mm。如图1所示，方形环状微带双模带通滤波器包括输入馈线1，输出馈线2，方形环3，四个加载微带线4、5、6和7，四个方形微带线8、9、10和11，以及微扰片12。输入馈线1为“T”型馈线结构，包括主馈线13和平行枝节14，且主馈线13与平行枝节14相互垂直。主馈线13的宽度W1为0.93mm，平行枝节14的宽度W2为14mm。输出馈线1和输入馈线2的结构和尺寸相同，并与输入馈线1互成90度。所述的方形环状微带双模带通滤波器的信号输入、输出端口为同轴馈电装置，位于输入馈线和输出馈线的外端。本实施例优选50欧姆的SMA商用连接器，节约成本。
方形环3的结构为正方形，边长L1为21mm，方形环四个边长的开口宽度相同，宽度C1为0.4mm；方形环内的四个三角环枝节31、32、33和34的结构和尺寸相同，宽度W3为1mm，四个三角环枝节之间的空隙相等，空隙C2为3mm；方形环四个加载微带线4、5、6和7的结构和尺寸相同。加载微带线4、5、6和7的两条棱长度相同并相互垂直，长度L2为10.3mm，宽度W4为1mm，加载微带线和方形环之间的空隙C3为0.5mm。微扰片12的边长L3为1.5mm。四个方形微带线8、9、10和11结构和尺寸相同，均为正方形结构，边长长度为1.5mm，起到连接四个加载微带线4、5、6、7和方形环3的作用。
图2是本发明所述中心频率为0.62GHz的方形环状微带双模带通滤波器频率响应曲线，其中心频率为0.62GHz，3dB 带宽为3.2％，滤波器的插入损耗大约为-1.15dB，回波损耗大约为-17.43dB。在阻带范围产生了三个传输零点分别在0.56GHz、0.67GHz和0.99GHz，并且零点位置的衰减分别为-60dB、-52dB、和-40dB，对阻带有很强的抑制作用。
本实施例改变方形环状微带双模带通滤波器方形环的长度和方形环内部三角环的边长，可应用于其他频率。
Claims (1)
1.一种方形谐振环微带双模带通滤波器，包括输入馈线、输出馈线、微扰片和一个方形谐振环，其特征包括：所述的方形谐振环由微带线构成，包括一个闭环方形微带线和四个位于方形谐振环外部四个角上的加载箭头形微带线；所述的四个加载箭头形微带线与方形谐振环之间由大方形环外部的四个顶角向外伸出的四个小正方形微带线连接，其中箭头形微带线的两条棱相互垂直，分别与大方形环的两条边平行；所述的闭环方形微带线的四个边的中心分别有一个开口，开口处在方形环内部方向连接了四个臂，每个臂由一个开口三角环和两个短微带线组成，四个臂完全相同，其中三角环轮廓为等腰直角三角形；所述微扰片位于方形环状谐振器内部的一角，微扰片为正方形微带线；所述的输入馈线与输出馈线的结构及尺寸均相同，且互成90度，为“T”型馈线结构，均包括主馈线、平行枝节两个部分，其中平行枝节与方形谐振环的边缘平行，深入到该方形谐振环与加载箭头形微带线之间的空隙进行馈电。
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