CN104332682A - 一种基于开口环微带线的带通滤波器 - Google Patents

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CN104332682A CN201410650568.8A CN201410650568A CN104332682A CN 104332682 A CN104332682 A CN 104332682A CN 201410650568 A CN201410650568 A CN 201410650568A CN 104332682 A CN104332682 A CN 104332682A
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戴永胜
陈相治
丛正华
张晓明
周衍芳
边洁平
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Abstract

本发明提供一种由开口环微带线实现的新型结构带通滤波器，包括微带线输入/输出接口、以微带线结构实现的四个耦合谐振环，上述结构均采用微带线实现。本发明具有过渡带陡峭、插损小、驻波好、重量轻、体积小、可靠性高、电性能好、温度稳定性好、电性能批量一致性好、成本低、可大批量生产等优点，适用于相应毫米波频段的通信、卫星通信等对体积、电性能、温度稳定性和可靠性有苛刻要求的场合和相应的系统中。

Description

一种基于开口环微带线的带通滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器领域，特别是一种由开口环微带线实现的新型结构带通滤波器。
背景技术
近年来，随着移动通信、卫星通信及国防电子系统的微型化的迅速发展，高性能、低成本和小型化已经成为目前微波/射频领域的发展方向，对微波滤波器的性能、尺寸、可靠性和成本均提出了更高的要求。在一些国防尖端设备中，现在的使用频段已经相当拥挤，所以卫星通信等尖端设备向着毫米波波段发展，所以毫米波波段滤波器已经成为该波段接收和发射支路中的关键电子部件，描述这种部件性能的主要指标有：通带工作频率范围、阻带频率范围、通带插入损耗、阻带衰减、通带输入/输出电压驻波比、插入相移和时延频率特性、温度稳定性、体积、重量、可靠性等。
微带线结构具有易于集成的特点，特别是在射频电路系统中各个元件之间，易于集成可以成为一个器件评估的重要指标，而且本例中克服了微带线结构实现的可能存在的体积大的缺点，实现了高性能、小型化、重量轻、性能优、可靠性高、批量生产性能一致性好及低成本的新型带通滤波器。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种由开口环微带线结构实现体积小、重量轻、可靠性高、电性能优异、结构简单、成品率高、批量一致性好、造价低、温度性能稳定的新结构毫米波带通滤波器。
一种基于开口环微带线的带通滤波器，其特征在于，其整体为一个长方体微带结构，金属底板上蚀刻分离的第一级开口环微带线、第二级开口环微带线、第三级开口环微带线、第四级开口环微带线；第一级开口环微带线为矩形开口环，且长边带平行于微带线板底板的长边带，开口设置于第一级开口环微带线靠近垂直于微带线板底板短边中轴线的长边带上；第二级开口环微带线为矩形开口环，且与第一级开口环微带线关于垂直于微带线板短边中轴线对称；第三级开口环微带线为矩形开口环，位于第一级开口环微带线靠近垂直于微带线板底板长边中轴线的短边带一侧，且第三级开口环微带线短边带平行于微带线板的短边，开口设置于第三级开口环微带线靠近微带线板底板长边的长边带上；第四级开口环微带线为矩形开口环，且与第三级开口环微带线关于垂直于微带线板短边中轴线对称；第一级开口环微带线靠近微带线板底板长边的长边带与输入电感一端连接，输入电感另一端与输入端口连接；第二级开口环微带线靠近微带线板底板长边的长边带与输出电感一端连接，输出电感另一端与输出端口连接；微带线板内金属底板接地。
与现有技术相比，由于本发明采用微带线实现的平面结构，所带来的显著优点有：(1)带内平坦、通带内插损低；(2)滤波器边带陡峭；(3)体积小、重量轻、可靠性高；(4)电性能优异，阻带抑制高；(5)电路实现结构简单，可实现大批量生产；(6)成本低；(7)使用安装方便，易于系统中与其他元件集成。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的外形及内部结构示意图；
图2是本发明输出端的幅频特性曲线；
图3是本发明输入输出端口的驻波特性曲线。
具体实施方式
结合图1，一种基于开口环微带线的带通滤波器，其整体为一个长方体微带结构，金属底板上蚀刻分离的第一级开口环微带线U1、第二级开口环微带线U2、第三级开口环微带线U3、第四级开口环微带线U4、微带结构的50欧姆阻抗输入端口P1、微带结构的50欧姆阻抗输出端口P2、输入电感Lin、输出电感Lout，上述所有组成部分均采用微带线结构，并且通过在矩形环上开口来实现。第一级开口环微带线U1为矩形开口环，且长边带平行于微带线板底板的长边带，开口设置于第一级开口环微带线U1靠近垂直于微带线板底板短边中轴线的长边带上。第二级开口环微带线U2为矩形开口环，且与第一级开口环微带线U1关于垂直于微带线板短边中轴线对称。第三级开口环微带线U3为矩形开口环，位于第一级开口环微带线U1靠近垂直于微带线板底板长边中轴线的短边带一侧，且第三级开口环微带线U3短边带平行于微带线板的短边，开口设置于第三级开口环微带线U3靠近微带线板底板长边的长边带上。第四级开口环微带线U4为矩形开口环，且与第三级开口环微带线U3关于垂直于微带线板短边中轴线对称。第一级开口环微带线U1靠近微带线板底板长边的长边带与输入电感Lin一端连接，输入电感Lin另一端与输入端口P1连接。第二级开口环微带线U2靠近微带线板底板长边的长边带与输出电感Lout一端连接，输出电感Lout另一端与输出端口P2连接；微带线板内金属底板接地。
本发明在传输零点的设计上，采用在第一级开口环微带线U1和第二级开口环微带线U2上相邻的两边分别开缺口C1、C2的方式在第一级开口环微带线U1和第二级开口环微带线U2之间引入交叉耦合，从而可以在上边带和下边带分别产生传输零点。通过调整缺口C1、C2之间的距离，可以改变传输零点的位置。
本发明一种由开口环微带线实现的新型结构带通滤波器的尺寸仅为4.5mm×5mm×0.264mm，缺口C1、C2尺寸为0.124mm，第一级开口环微带线U1、第二级开口环微带线U2、第三级开口环微带线U3和第四级开口环微带线U4尺寸线宽0.2mm。其性能可从图2、图3看出，通带带宽为25.27GHz～25.77GHz，通带内最大插入损耗小于2.39dB，输入端口回波损耗均优于18dB，上边带抑制优于44dB，下边带抑制优于37dB，输入输出端口驻波比优于1.27。

Claims (2)

1.一种基于开口环微带线的带通滤波器，其特征在于，其整体为一个长方体微带结构，金属底板上蚀刻分离的第一级开口环微带线(U1)、第二级开口环微带线(U2)、第三级开口环微带线(U3)、第四级开口环微带线(U4)；
第一级开口环微带线(U1)为矩形开口环，且长边带平行于微带线板底板的长边带，开口设置于第一级开口环微带线(U1)靠近垂直于微带线板底板短边中轴线的长边带上；
第二级开口环微带线(U2)为矩形开口环，且与第一级开口环微带线(U1)关于垂直于微带线板短边中轴线对称；
第三级开口环微带线(U3)为矩形开口环，位于第一级开口环微带线(U1)靠近垂直于微带线板底板长边中轴线的短边带一侧，且第三级开口环微带线(U3)短边带平行于微带线板的短边，开口设置于第三级开口环微带线(U3)靠近微带线板底板长边的长边带上；
第四级开口环微带线(U4)为矩形开口环，且与第三级开口环微带线(U3)关于垂直于微带线板短边中轴线对称；
第一级开口环微带线(U1)靠近微带线板底板长边的长边带与输入电感(Lin)一端连接，输入电感(Lin)另一端与输入端口(P1)连接；
第二级开口环微带线(U2)靠近微带线板底板长边的长边带与输出电感(Lout)一端连接，输出电感(Lout)另一端与输出端口(P2)连接；
微带线板内金属底板接地。
2.根据权利要求1所述的基于开口环微带线的带通滤波器，其特征在于，输入端口(P1)为微带结构的50欧姆阻抗输入端口；输出端口(P2)为微带结构的50欧姆阻抗输出端口。
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