CN104810596A - 多模谐振器及其双频带滤波器 - Google Patents

多模谐振器及其双频带滤波器 Download PDF

Info

Publication number
CN104810596A
CN104810596A CN201510209336.3A CN201510209336A CN104810596A CN 104810596 A CN104810596 A CN 104810596A CN 201510209336 A CN201510209336 A CN 201510209336A CN 104810596 A CN104810596 A CN 104810596A
Authority
CN
China
Prior art keywords
line
coupling
transmission line
port
multimode resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510209336.3A
Other languages
English (en)
Inventor
彭亚涛
付军
王玉东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201510209336.3A priority Critical patent/CN104810596A/zh
Publication of CN104810596A publication Critical patent/CN104810596A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多模谐振器及其双频带滤波器，为解决现有技术面积大等问题而发明。包括一基片，在所述的基片中部设有传输线，在所述的传输线两侧的基片上轴对称设有第一耦合线与第二耦合线；其中，第一耦合线的输入端口一、第二耦合线的输入端口一与传输线的端口一相接；第一耦合线的隔离端口一、第二耦合线的隔离端口一与第一传输线的端口一相接；第一耦合线和第二耦合线的隔离端口和直通端口开路。本发明应用耦合线作为多模谐振器，通过耦合系数调节谐振频率的相对位置，构成的双频带滤波器的频率比范围比传统的技术要大；且电路结构十分紧凑，占用的电路面积很小。

Description

多模谐振器及其双频带滤波器
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，特别涉及一种耦合线多模谐振器以及由此多模谐振器构成的双频带滤波器。
技术背景
随着无线通信产品的普及以及需求的提升，无线电子技术日新月异，新的通信体制不断提出与更新。为了提高系统的集成度，单个收信机与发信机能够兼容不同的通信模式的多模收信机与发信机成为技术趋势。在双模通信系统，双频带滤波器器件成为研究的重点之一，作为通信系统的组成部分，在系统功能实现、系统测试等不同场合都发挥了重要的作用，如提取有用的电磁波信号，压制杂讯信号，增加通信信号之间的隔离度都可以通过滤波器实现。
在各类专利和科研文献中提出了不同的双频滤波器的结构，其主要实现方式以下两种方式，第一种方式是：应用多个谐振器，谐振在两个不同的频点，两个谐振器相互耦合，并通过统一的馈电端口实现双频滤波特性；第二种方式，应用单个多模谐振器，多模谐振器能够产生多个谐振模式，一般而言双频带滤波器需要产生四个谐振模式的多模谐振器构成，且这四个模式的谐振频率可以独立控制。第一种方式由于其两个谐振器的独立性，一方面可以独立调节各个频带的特性，但是另一方面滤波器的组合形式也造成了电路面积偏大，不利于通信系统的轻小型化；第二种方式能够得到较紧凑的双频滤波器带通，但是多模模谐振器产生的多个模式比较难以独立控制，两个频带的频带比(第二通带的中心频率除以第一铜带的中心频率)可调范围一般都比较小，限制了其应用。
多模谐振器一般有以下几种方式，第一种方式是在环形谐振器或者块状谐振器上加上多个谐振器扰动，形成多模谐振，第二种方式是阶梯阻抗谐振器加多个分支线。第一种方式一般难以得到综合的双频带滤波器设计方法，即难以得谐振频率的闭合数学解，而且电路面积较大且选择性不够好；第二种方式应用分支线的方法一般可以得到闭合的谐振频率的解，但是两个频带的中心频率比的可调范围较小。
在中国发明CN103579722A公布了一种平面的双频带滤波器，滤波器由一对阶梯型阻抗谐振器构成，通过自耦以及接地结构产生多个传输零点即双频带响应，但是滤波器的面积相对较大，两个频带的频率比可调范围较小，且较难以获取闭合的谐振频率的解。
因此需要一种既保持小的电路面积，通带特性可以独立调整，又能获取较好的通带隔离度的双频微带滤波器。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的主要目的在于克服现有多模谐振器技术的不足和缺点，提供一种占用电路面积小，谐振频率可以相对独立控制的多模谐振器，并且由此多模谐振构成一种选择性好，双频带可调比范围大的双频带滤波器。
为达到上述目的，本发明的多模谐振器，包括一基片，在所述的基片中部设有传输线，在所述的传输线两侧的基片上轴对称设有第一耦合线与第二耦合线；其中，第一耦合线的输入端口一、第二耦合线的输入端口一与传输线的端口一相接；第一耦合线的隔离端口一、第二耦合线的隔离端口一与第一传输线的端口一相接；第一耦合线和第二耦合线的隔离端口和直通端口开路。
优选地，所述的第一耦合线和第二耦合线的电长度与耦合系数相同
为达到上述目的，本发明的双频带滤波器，包括上述的多模谐振器，在所述的第一耦合线与第二耦合线外侧的基片上轴对称设有第一U形馈电线与第二U形馈电线。
优选地，所述的U-形馈电线，由第二传输线、第三传输线、第四传输线、第五传输线构成。第二传输线的两个端口分别与第三、第四传输线的一个端口相连，第三、第四传输线的另一个端口都开路。第五传输线的一个端口作为滤波器信号输入端，另一端口连接到第二传输线的中间位置。第二、第三、第四传输线组成U字形状的传输线，围绕多模谐振器，加强第一馈电线与多模谐振器之间的信号耦合。
本发明与现有技术的对比，主要有以下特点和优势：
1、本发明应用耦合线作为多模谐振器，通过耦合系数调节谐振频率的相对位置，构成的双频带滤波器的频率比范围比传统的技术要大。
2、本发明中的微带线的耦合结构作为滤波器信号输出通路的一部分能够自然生成多个传输零点，增加了通带之间的隔离度。同时U-形馈电线可以引入额外的传输零点，这是因为U-型馈电线的两臂相当于两段开路线，在其四分之一波长频带处相当于短路，产生零点。从而增加的滤波器的隔离特性。
3、本发明电路结构十分紧凑，占用的电路面积很小。
附图说明
图1是本发明中多模谐振器的实施例的结构示意图。
图2是本发明中双频带滤波器实施例的示意图。
图3为图1所示多模谐振器的实施例的奇模谐振等效电路。
图4为图1所示多模谐振器的实施例的偶模谐振等效电路
图5为图1所示多模谐振器的实施例的三个典型的频率响应
图6为图1所示多模谐振器的实施例的fo2/fo，fo1/fo，fe2/fo，fe1/fo在不同α的情况下随耦合系数的变化曲线
图7是本发明应用微带电路实现的一款双频带滤波器的尺寸标注图
图8是本发明的一款双频带滤波器的测试与仿真结果图
具体实施方式
下面结合具体实施示例及附图对本发明做进一步的说明，然而本发明的实施方式不限于这些示例。
如图1所示，本发明的多模谐振器由两节耦合线(第一耦合传输线与第二耦合线)与一节传输线(第一传输线)构成。
其中，两节耦合线与一节传输线连接方式为：第一耦合线的输入端口一与第二耦合线的输入端口二相接，并与第一传输线的端口一相接；第二耦合线的隔离端口一与第二耦合线的隔离端口二相接，并与第一传输线的端口二相接，组成多模谐振器。
第一耦合线的隔离端口开路，第一耦合线的直通端口开路；第二耦合线的隔离端口开路，第二耦合线的直通端口开路。
第一耦合线与第二耦合线的电长度与耦合系数相同，即电长度、奇模、耦合阻抗相同。
耦合线与传输线的连接方式，为轴对称结构，两节耦合线分布在传输线的两边，关于传输线的中心线对称。
由于多模谐振器为轴线对称结构，当奇模信号激励时，轴对称线表现为电壁，即传输线的中心线为等效零电位。谐振器的奇模等效电路产生奇模谐振频率f01,f02，其等效电路中不再包含第一传输线，如图3所示为奇模谐振等效电路，经过分析，其奇模谐振频率可以通过以下方程获得：
|N cscθc|-|M cotθc|＝0  (3)
其中M＝Z0e+Z0o,N＝Z0e-Z0o,Z0e为耦合线的奇模阻抗，Z0o为耦合线的偶模阻抗，θc为耦合线的电长度。
同样，当偶模信号激励时，轴对称线表现为磁壁，即传输线的中心线为等效开路。如图4所示为偶模谐振等效电路，谐振器的偶模等效电路产生奇模谐振频率fe1,fe2，偶模谐振频率可以通过以下方程计算获得：
|2MZ1cotθc+I cotθ1|-|2NZ1cscθc+I cscθ1|＝0  (4)
其中I＝N2csc2θc-M2cot2θc，Z1为第一传输线的特征阻抗，θ1第一传输线的电长度。
多模谐振器产生的四个谐振模式f01,f02，fe1,fe2有以下特征，fe1,fo1相互耦合构成可以构成第一通带，fe2,fo2相互耦合构成第二通带；奇模频率f01,fe1只受到耦合线特性的影响，且随着耦合系数的增加，故而传输线的特性可以用于独立调节偶模谐振频率f02,fe2。
定义α＝θ1/θc,f0＝(fo1+fo2)/2,f1＝(fo1+fe1)/2，f2＝(fo2+fo2)/2，并令θc＝π/2atf0.根据公式(3)与(4)可以得到多模谐振器奇模与偶模谐振频率随着耦合线与第一传输线电学参数变化的规律，如图5所示为fo2/fo，fo1/fo，fe2/fo，fe1/fo随耦合系数的变化曲线，同时给出了不同K情况下偶模谐振频率的变化特性。如图6所示为fo2/fo，fo1/fo，fe2/fo，fe1/fo在不同α的情况下随耦合系数的变化曲线。
本发明的双频带滤波器，由上述多模谐振器的上添加一对轴对称设置在多模谐振器两侧的U-型馈电线构成。其频带特性可以通过f01,fe1，f02,fe2调节。
如图2所示，所述的U-型馈电线，由第二传输线、第三传输线、第四传输线、第五传输线构成。第二传输线的两个端口分别与第三、第四传输线的一个端口相连，第三、第四传输线的另一个端口都开路。第五传输线的一个端口作为滤波器信号输入端，另一端口连接到第二传输线的中间位置。第二、第三、第四传输线组成U字形状的传输线，围绕多模谐振器，加强第一馈电线与多模谐振器之间的信号耦合。
实施例
本实例是根据上述多模谐振器的基本原理，并应用微带电路实现本发明的内容，包括微带耦合线，微带传输线，微带馈电线。即应用此多模谐振器制作了一款双频带微带滤波器。
在本实例中，具体的电路参数如下：多模谐振器的奇模频率分别为1.5GHz，2.35GHz，偶模谐振频率分别为1.65GHz，2.55GHz。第一通带由1.5GHz与1.65GHz两个谐振频率构成，中心频率为1.57GHz；第二通带由2.35GHz与2.55GHz这两个谐振频率构成，中心频率为2.45GHz。
该制作实例的尺寸滤波器的衬底材料的介电常数为3.55，厚度为0.76mm，在10GHz的损耗角正切为0.004。如图5为所制作的滤波器实例的尺寸示意图，滤波器的几何尺寸为：W0＝0.2,W1＝0.25,W2＝8.85,S1＝0.25,S2＝0.25,S3＝0.35,L11＝22.4,L12＝24,L2＝14.1,L3＝10.7,L4＝3.2，单位为毫米。整个滤波器的面积为为0.09λg×0.12λg，λg为三频滤波器第一通带中心频率所对应的电磁波波长。
为该实例的仿真与测试频率响应曲线。
以上实例是本发明在特定频带的一种微带电路实现方式，为了验证本发明的可行性而给出的实例，但是发明的内容的实施方式并不受上述实施实例的限制。

Claims (4)

1.一种多模谐振器，包括一基片，其特征在于，在所述的基片中部设有传输线，在所述的传输线两侧的基片上轴对称设有第一耦合线与第二耦合线；其中，第一耦合线的输入端口一、第二耦合线的输入端口一与传输线的端口一相接；第一耦合线的隔离端口一、第二耦合线的隔离端口一与第一传输线的端口一相接；第一耦合线和第二耦合线的隔离端口和直通端口开路。
2.如权利要求1所述的多模谐振器，其特征在于，所述的第一耦合线和第二耦合线的电长度与耦合系数相同。
3.一种双频带滤波器，包括如权利要求1所述的多模谐振器，其特征在于，在所述的第一耦合线与第二耦合线外侧的基片上轴对称设有第一U形馈电线与第二U形馈电线。
4.如权利要求3所述的双频带滤波器，其特征在于，所述的U-形馈电线，由第二传输线、第三传输线、第四传输线、第五传输线构成。第二传输线的两个端口分别与第三、第四传输线的一个端口相连，第三、第四传输线的另一个端口都开路。第五传输线的一个端口作为滤波器信号输入端，另一端口连接到第二传输线的中间位置。第二、第三、第四传输线组成U字形状的传输线，围绕多模谐振器，加强第一馈电线与多模谐振器之间的信号耦合。
CN201510209336.3A 2015-04-29 2015-04-29 多模谐振器及其双频带滤波器 Pending CN104810596A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510209336.3A CN104810596A (zh) 2015-04-29 2015-04-29 多模谐振器及其双频带滤波器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510209336.3A CN104810596A (zh) 2015-04-29 2015-04-29 多模谐振器及其双频带滤波器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104810596A true CN104810596A (zh) 2015-07-29

Family

ID=53695235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510209336.3A Pending CN104810596A (zh) 2015-04-29 2015-04-29 多模谐振器及其双频带滤波器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104810596A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106899280A (zh) * 2017-03-03 2017-06-27 成都中宇微芯科技有限公司 一种多谐振模态振荡电路
CN107093785A (zh) * 2017-03-28 2017-08-25 中国科学院微电子研究所 多模谐振器及其滤波器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281773A1 (fr) * 1987-02-11 1988-09-14 Alcatel Telspace Filtre hyperfréquence accordable

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0281773A1 (fr) * 1987-02-11 1988-09-14 Alcatel Telspace Filtre hyperfréquence accordable

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YATAO PENG 等: ""Compact Dual-band Bandpass Filter Using Coupled Lines Multimode Resonator"", 《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106899280A (zh) * 2017-03-03 2017-06-27 成都中宇微芯科技有限公司 一种多谐振模态振荡电路
CN107093785A (zh) * 2017-03-28 2017-08-25 中国科学院微电子研究所 多模谐振器及其滤波器
CN107093785B (zh) * 2017-03-28 2019-10-29 中国科学院微电子研究所 多模谐振器及其滤波器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106602185B (zh) 一种基于非对称短路枝节加载谐振器的双通带滤波器
Dong et al. Miniaturized dual-band substrate integrated waveguide filters using complementary split-ring resonators
Zhang et al. Design of microstrip dual-mode filters based on source-load coupling
CN106450609A (zh) 一种基于圆形基片集成波导谐振腔的交叉耦合带通滤波器
CN103326093A (zh) 新型交叉耦合基片集成波导带通滤波器
CN103236572B (zh) 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器
CN101950828A (zh) 一种四开环双频带微带滤波器
CN110112526B (zh) 一种具有双通带频率响应的微带功分器
CN101777678B (zh) 一种基于六边形环形谐振器的双模双带带通滤波器
CN105489984A (zh) 一种分形缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波器
CN108054476A (zh) 一种微波四频段带通滤波器
CN107093785B (zh) 多模谐振器及其滤波器
KR100831076B1 (ko) 이중모드 링 공진기를 이용한 발룬-대역 통과 필터
CN104810596A (zh) 多模谐振器及其双频带滤波器
Lee et al. Dual-band balanced BPF using λ/4 stepped-impedance resonators and folded feed lines
Deng et al. Novel broadside-coupled bandpass filters using both microstrip and coplanar-waveguide resonators
Ai et al. Design of a high-selectivity quad-band bandpass filter based on λ/4 resonators with alternative J/K inverters
CN210326063U (zh) 双模介质带条谐振器及包含所述谐振器的差分双通带滤波器
CN113140882B (zh) 一种小型化滤波横跨定向耦合器
Doan et al. Compact tri-band bandpass filter using stub-loaded resonator and quarter-wavelength resonator
Pumee et al. Compact Diplexer Based on Stub-loaded Dual-mode Resonator
An et al. An SIW quasi-elliptic filter with a controllable bandwidth based on cross coupling and dual-mode resonance cavity
Hu et al. Design dual-mode bandpass filters based on symmetrical T-shaped stub-loaded stepped-impedance resonators with high frequencies selectivity
Chen et al. Quasi-lumped design of bandpass filter using combined CPW and microstrip
CN111584984B (zh) 零点可控的小型化脊波导5g双频带通滤波器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150729

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication