CN104466321A - 一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，其结构为：介质基片(7)的下表面完全由金属层覆盖，上表面的金属层包括第一输入输出馈线(1)，第二输入输出馈线(2)，第一双频谐振器(3)，第二双频谐振器(4)，交指电容(5)，短路枝节(6)，介质基片(7)中的金属化通孔(34)连接上下表面的金属层。第一双频谐振器(3)与第二双频谐振器(4)之间既通过交指电容(5)产生电耦合，也通过短路枝节(6)产生磁耦合。这种混合耦合的优点是，电耦合可以单独调节第一个通带带宽，磁耦合能单独调节第二个通带带宽。本发明结构紧凑、易于集成、加工周期快，能用于双频收发机中起到频率选择的作用。

Description

一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种双频带通滤波器，属于微波无源器件技术领域。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，人们不断提出新的通信标准和开发新的技术，例如从早期的GSM、CDMA、WCDMA到现在的TD-SCDMA、WLAN、WiMAX等，频段划分越来越细。能同时兼容现有各种通信资源的多频段通信系统已成为研究热点。采用多频段收发机，与采用多个单频段收发机相比，由于采用了多频天线、多频滤波器，多频低噪声放大器等多频前端器件，系统的体积可以减小一半以上，由于很多器件共用或者重复使用，系统功耗也有所降低，同时还能有效地降低硬件成本。
双频滤波器作为双频收发机中的关键器件之一，能有效地滤除各种无用信号及噪声信号，保证系统的正常工作。其设计方法，总的来说，可以分为两类。第一类是利用谐振器的寄生频率来设计多频滤波器。其优点是由于谐振器能同时在两个频率谐振，因此滤波器的整体尺寸会很紧凑。其缺点是要同时满足两个通带的带宽要求比较困难。第二类是利用两个滤波器组合设计双频滤波器，这其中包括带通滤波器和带阻滤波器的组合、多个带通滤波器的组合。这种方法虽然能同时实现两个通带的带宽要求，但是其滤波器尺寸比第一类滤波器的尺寸会大很多。总的来说，现有双频带通滤波器很难同时既满足小尺寸，又满足两个通带带宽能同时调节的要求，亟需改进。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，克服现有双频带通滤波器两个通带的带宽不易调节的缺点。
本发明的技术方案是：一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，其介质基片的下表面完全由金属层覆盖，上表面的金属层包括第一输入输出馈线，第二输入输出馈线，第一双频谐振器，第二双频谐振器，交指电容，短路枝节，介质基片中的金属化通孔连接上下表面的金属层。
进一步的，第一、第二输入输出馈线是特定基片参数所对应的50欧姆微带线，分别与第一、第二谐振器的第一高阻抗微带线中部相连；第一谐振器与第二谐振器左右对称，均由低阻抗微带线，第一高阻抗微带线，第二高阻抗微带线，通孔组成；低阻抗微带线一端与交指电容相连，另一端与第一高阻抗微带线，第一高阻抗微带线的另一端通过通孔连接到地，第二高阻抗微带线为弯折线，其一端连接到第一高阻抗线的中部，另一端与短路枝节相连。
本发明的优点和有益效果：
(1)本发明具有结构紧凑的优点；一方面是由于该滤波器每个谐振器能同时在两个通带的中心频率谐振，不需要使用更多的谐振器；另一方面是由于对第二高阻抗线进行了弯折。
(2)本发明两个通带的中心频率易于调节；调节高阻抗微带线与低阻抗微带线宽度，就可以调节它们之间的阻抗比，从而可以灵活地调节滤波器两个通带的中心频率；或者调节高阻抗微带线与低阻抗微带线的长度，也可以达到同样效果。
(3)本发明两个通带的带宽可以分别调节；调节交指电容的缝隙的宽度，即可改变交指电容的容值大小，从而改变电耦合的大小，这样可以调节第一个通带带宽大小，同时保持第二个通带带宽不变；而调节短路枝节的长度，就可以改变其等效电感的大小，从而改变磁耦合的大小，这样可以调节第二个通带带宽大小，同时保持第一个通带带宽不变。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：如图1所示，一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，其介质基片7的下表面完全由金属层覆盖，上表面的金属层包括第一输入输出馈线1，第二输入输出馈线2，第一双频谐振器3，第二双频谐振器4，交指电容5，短路枝节6，介质基片7中的金属化通孔34连接上下表面的金属层。
进一步的，第一、第二输入输出馈线1、2是特定基片参数所对应的50欧姆微带线，分别与第一、第二谐振器的第一高阻抗微带线32中间相连；第一谐振器3与第二谐振器4左右对称，均由低阻抗微带线31，第一高阻抗微带线32，第二高阻抗微带线33，通孔34组成，低阻抗微带线31的一端与交指电容5相连，另一端与第一高阻抗微带线32相连，第一高阻抗微带线32的另一端通过通孔34连接到地，第二高阻抗微带线33为弯折线，其一端连接到第一高阻抗线32的中间，另一端与短路枝节6相连。
本发明的技术方案的原理是：第一双频谐振器3与第二双频谐振器4均能在两个频率处谐振，适当调节低阻抗微带线31、第一高阻抗微带线32、第二高阻抗微带线33的长度和宽度，就能使谐振器的两个谐振频率位于滤波器的两个通带的中心频率处。而第一谐振器3与第二谐振器4之间通过交指电容5及短路枝节6耦合。其中，交指电容5提供电耦合，而短路枝节6提供磁耦合，因此两个谐振器间的耦合为混合耦合。调节交指电容5的缝隙的宽度，即可改变其等效电容，从而改变电耦合的大小，这样可以调节第一个通带带宽大小，同时保持第二个通带带宽不变。而调节短路枝节6的长度，就可以改变其等效电感，从而改变磁耦合的大小，这样可以调节第二个通带带宽大小，同时保持第一个通带带宽不变。通过交指电容5和短路枝节6的物理参数，即可控制两个通带的带宽。
为进一步说明上述技术方案的可实施性，下面给出一个具体设计实例，一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器。介质基片使用厚度为0.8mm，介电常数为2.55的F4B基片，测试结果表明，该双频滤波器两个通带的中心频率分别为2.48GHz和5.71GHz，对应带宽为0.38GHz和0.23GHz，在中心频率处的插入损耗分别为0.81dB和2.3dB，回波损耗均大于20dB。整个电路的尺寸为长16.8mm，宽11.2mm，高0.8mm，结构非常紧凑。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，其特征在于：介质基片(7)的下表面完全由金属层覆盖，上表面的金属层包括第一输入输出馈线(1)，第二输入输出馈线(2)，第一双频谐振器(3)，第二双频谐振器(4)，交指电容(5)，短路枝节(6)，介质基片(7)中的金属化通孔(34)连接上下表面的金属层。
2.根据权利要求1所述的基于电磁混合耦合的双频带通滤波器，其特征在于：第一、第二输入输出馈线(1)、(2)是特定基片参数所对应的50欧姆微带线，分别与第一、第二谐振器的第一高阻抗微带线(32)中间相连；第一谐振器(3)与第二谐振器(4)左右对称，均由低阻抗微带线(31)，第一高阻抗微带线(32)，第二高阻抗微带线(33)，通孔(34)组成；低阻抗微带线(31)的一端与交指电容(5)相连，另一端与第一高阻抗微带线(32)相连，第一高阻抗微带线(32)的另一端通过通孔(34)连接到地，第二高阻抗微带线(33)为弯折线，其一端连接到第一高阻抗线(32)的中间，另一端与短路枝节(6)相连。
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