CN104795614A - 宽阻带电调双频带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种宽阻带电调双频带通滤波器，其包括正面的金属微带线、介质板层、第一输入输出端口、第二输入输出端口、接地金属通孔以及介质板材反面的金属镀层，正面的金属微带线是由均匀阻抗谐振器、短路枝节和输入输出耦合线组成，均匀阻抗线谐振器和短路枝节之间加载变容二极管，构成可调谐的结构，短路枝节的末端通过接地金属通孔接地。本发明结构紧凑，实现了双频带可调，通带内插入损耗低，带外抑制性好，且具有宽阻带的性能。

Description

宽阻带电调双频带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种宽阻带电调双频带通滤波器，属于无线通信系统领域，在实现两个频带可调的同时，带外抑制好，且具有宽阻带特性。

背景技术

微波滤波器作为一个通信系统的基本部件，其性能直接关系到整个系统的通信质量。在无线通讯技术不断发展进步的情况下，如 GSM、WLAN、3G及4G等通信系统所用的频段都集中在射频及微波频段低频部分，使得该频谱段特别拥挤。目前，采用单端口输入输出并能够同时满足两个或多个频段的滤波器，由于具有良好可靠性，微型封装、性能好、低成本、易于安装使用，成为双频和多频器件研究发展的重点。

现代无线通讯系统中，电调微波滤波器因其在频段兼容性和频谱资源的利用率方面具有优势，起到越来越大的作用。在整个系统的布局设计都已经做好的情况下，改变信道则需要不同中心频率的滤波器，若是有电调功能的滤波器就不需要重新设计系统的整体结构，也不用重新加工板子，只需要调动开关，电调谐已有的可调滤波器就可以实现新的设计构想和功能。本发明基于电调谐滤波器技术，设计了一种宽阻带电调双频带通滤波器，滤波器的中心频率在2.8/6.55GHz，可用于微波通信、雷达、卫星通信等方面，其带外抑制度较高，结构紧凑，便于系统集成，满足了现代无线通信小型化、高性能的要求。输入输出耦合线上添加马刺线结构来抑制高次谐波和杂散干扰，拓宽了阻带范围，实现了宽阻带性能。

发明内容

本发明滤波器的目的在于针对传统的多频段系统体积大、系统成本高，且由多路单频段滤波器组成的滤波器组，信号处理频段单一的缺点，提供了一种双频带可调带通滤波器，其两个频带的可调范围均为200MHz，且产生两个传输零点，滤波器的带外抑制特性好，结构紧凑，满足小型化需求，通过在输入输出耦合线上引入马刺线结构，拓宽了滤波器的阻带范围。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：一种宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，其包括正面的金属微带线、介质板层、第一输入输出端口、第二输入输出端口、接地金属通孔以及介质板材反面的金属镀层，正面的金属微带线是由均匀阻抗谐振器、短路枝节和输入输出耦合线组成，均匀阻抗线谐振器和短路枝节之间加载变容二极管，构成可调谐的结构，短路枝节的末端通过接地金属通孔接地。

优选地，所述变容二极管的数量为两个，两个变容二极管的结构对称，产生两种模式的谐振频率。

优选地，所述变容二极管加载反向偏压，改变奇偶模的谐振频率达到带通滤波器中心频率和带宽可调的目的。

优选地，所述输入输出耦合线上添加马刺线结构。

优选地，所述均匀阻抗线谐振器和短路枝节均采用弯折形结构。

优选地，所述介质板层为介电常数                                                的介质板，介质板层的厚度h =0.8mm。

优选地，所述第一输入输出端口处、第二输入输出端口处都焊接一个SMA接头。

本发明与现有技术比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

一，均匀阻抗线谐振器和短路枝节均采用弯折形结构，使谐振器的结构更加紧凑，简化了设计的复杂度，满足了现代滤波器设计小型化的要求。

二，通过偏置电路的添加，调节电压改变变容二极管的电容值从而实现通带可调，具有调谐速度快，调谐频率范围宽，调试方便，成本低等优点。

三，输入输出耦合线上的马刺线结构，抑制了高次谐波和杂散干扰，实现宽阻带性能。

四，均匀阻抗线谐振器和短路枝节之间添加变容二极管，实现双频带电可调，通带内插入损耗低，带外抑制性好。

附图说明

图1 是本发明宽阻带电调双频带通滤波器的结构示意图。

图2 是本发明宽阻带电调双频带通滤波器上层金属微带线的结构示意图。

图3 是变容二极管示意图。

图4 是本发明宽阻带电调双频带通滤波器的整体结构示意图

图5 是UIR与短路枝节之间添加0Ω电阻时，滤波器的频率响应示意图。

图6 是变容二极管容值在3-12pF之间可调时滤波器的回波损耗S11示意图。

图7 是变容二极管容值在3-12pF之间可调时滤波器的插入损耗S21示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个优选实施例作详细说明：

参见图1至图3，本发明宽阻带电调双频带通滤波器包括正面的金属微带线1、介质板层2、第一输入输出端口3、第二输入输出端口4、接地金属通孔5以及介质板材反面的金属镀层，正面的金属微带线是由一个均匀阻抗谐振器（Uniform Impedance Resonator，UIR）11、短路枝节12和输入输出耦合线14组成，均匀阻抗线谐振器11和短路枝节12之间加载变容二极管16，构成可调谐的结构，短路枝节12的末端通过接地金属通孔5接地。正面的金属微带线的材料和介质板材反面的金属镀层的材料可以是导电性能较好的金属材料，如金、或银、或铜。第一输入输出端口3处、第二输入输出端口4处都焊接一个SMA接头，用于实际测量。变容二极管的型号可以是BB535E7904，电压变化在0-30V时，变容二极管的电容变化在3-20pF。正面的金属微带线为第一层结构，介质板层2、第一输入输出端口3、第二输入输出端口4构成第二层结构，介质板材反面的金属镀层为第三层结构。

变容二极管16的数量为两个，两个变容二极管16的结构对称，产生两种模式的谐振频率，故可用奇偶模理论进行分析。均匀阻抗线谐振器11和短路枝节12均采用弯折形结构，满足小型化需求。输入输出耦合线14位于均匀阻抗线谐振器11的外侧，所述宽阻带电调双频带通滤波器的输入输出耦合采用50Ω缝隙耦合馈电，并在输入输出耦合线14上添加马刺线结构15，抑制滤波器的寄生频率，拓宽滤波器阻带范围。所述介质板层为介电常数的介质板，介质板层的厚度h =0.8mm。

通过直流偏置电路给变容二极管加载反向偏压，改变直流偏置电路反向偏压，使其电容变化从而改变谐振器的电长度，改变奇偶模的谐振频率达到带通滤波器中心频率和带宽可调的目的。直流偏置电路为均匀阻抗谐振器上加载1000pF的电容以及阻值为10kΩ的电阻。

图4是本实施例的结构示意图，经过设计、仿真和优化，最终确定该多通带可调带通滤波器的具体尺寸如下：

L1=2.5mm， L2=12.55mm，L3=2.85mm，L4=4.9mm，L5=5.3mm，L6=3.8mm，

W1=0.6mm, W2=0.3mm, W3=0.3mm, W4=0.5mm，W5=0.6mm，W6=1.2mm，

W7=0.25mm，L7=1.0mm，L8=1.6mm，L9=1.3mm，L10=0.5mm，r=0.4mm。

基于上述方法设计了中心频率为 2.8GHz/6.55GHz的双频带微带滤波器，通过电磁仿真软件Sonnet进行仿真和调试。

图5显示了均匀阻抗线谐振器和短路枝节之间添加0Ω电阻时，微带滤波器的仿真结果，添加0Ω电阻时等于两者直接相连，等效为不添加电容的情况。

图6和图7分别显示了电压在0-30V之间可调时，变容二极管在不同容值的滤波器回波损耗S11和插入损耗S21仿真结果。仿真结果表明：（1）该滤波器实现了双频带的响应特性，通过调节变容二极管的电压调节其电容值，两个都实现了可调。（2）第一频带中心频率的可调范围在2.8GHz-3.0GHz可调，第二频带中心频率在6.55GHz-6.75GHz范围内可调。（3）产生两个传输零点，滤波器的带外抑制高，选择性好。（4）滤波器从7GHz到12.5GHz频段之间，滤波器的S21均在-20dB以下，具有宽阻带性能。（5）微带结构简单，尺寸也得到小型化，印刷简易，材料损耗相对较小。

Claims (7)

1.一种宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，其包括正面的金属微带线、介质板层、第一输入输出端口、第二输入输出端口、接地金属通孔以及介质板材反面的金属镀层，正面的金属微带线是由均匀阻抗谐振器、短路枝节和输入输出耦合线组成，均匀阻抗线谐振器和短路枝节之间加载变容二极管，构成可调谐的结构，短路枝节的末端通过接地金属通孔接地。

2.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述变容二极管的数量为两个，两个变容二极管的结构对称，产生两种模式的谐振频率。

3.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述变容二极管加载反向偏压，改变奇偶模的谐振频率达到带通滤波器中心频率和带宽可调的目的。

4.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述输入输出耦合线上添加马刺线结构。

5.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述均匀阻抗线谐振器和短路枝节均采用弯折形结构。

6.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述介质板层为介电常数 的介质板，介质板层的厚度h =0.8mm。

7.根据权利要求1所述的宽阻带电调双频带通滤波器，其特征在于，所述第一输入输出端口处、第二输入输出端口处都焊接一个SMA接头。