CN105024122A - 基于sir结构的三通带微带滤波器 - Google Patents

基于sir结构的三通带微带滤波器 Download PDF

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叶静
张帅
孙浩
于经洋
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Abstract

本发明公开了一种基于SIR结构的三通带微带滤波器，其介质基板上面的中间位置左右对称地设置有输入馈线和输出馈线，左边输入馈线为形，右边输出馈线为形，输入馈线由第1和第2微带线构成，输出馈线由第3和第4微带线构成。在输入馈线与输出馈线的上面设置有第一谐振器，为形状，与两馈线之间的水平距离为0.2mm，第一谐振器由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成。在输入馈线与输出馈线的下面设置有第二谐振器，为形状，与两馈线之间的水平距离为0.3mm，第二谐振器由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成。本发明在两阶阶跃阻抗谐振器产生双频特性的基础上，并联另一个两阶阶跃阻抗谐振器实现第三个通带，同时满足了WLAN和WiMAX的通信要求。

Description

基于SIR结构的三通带微带滤波器
技术领域
本发明是关于应用于微波通信的微带滤波器，具体涉及一种平面微带结构的紧凑型三通带滤波器。
背景技术
近年来，无线通信终端市场的牵引使得无线通信系统的发展十分迅速。为了适应这种快速的发展，人们也在不断地提出新的通讯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。IEEE802.11a工作中心频率为5.2GHz，IEEE802.11b工作中心频率为2.4GHz，二者构成了无线局域网(WLAN)；而IEEE802.16工作中心频率为3.5GHz，其构成了WiMAX通信系统。由于WLAN和WiMAX设备具有传输速度快、安装方便、价格相对较低、随时随地可接入等优点，它们已经占领了越来越多的通信市场份额。所以，如何合理的利用频率资源，同时兼容好现阶段的各种通信频段资源是无线通信发展的一个关键。
多通带滤波器可以根据通信系统要求同时工作于多个或者整个所需要的工作频段，主要用于滤除镜频干扰、衰减噪声。基于微带结构的多通带滤波器尺寸小，并且易于与基站中的射频前端结合，非常利于应用。因此研究微带多通带滤波器的实现方式和方法就显得特别有意义。
现阶段，三通带滤波器的实现方式主要有四种：
(1)多模法，由于不同谐振频率的产生，经过多模分割，能够形成第二、第三通带，便实现了多模的三频滤波器，该种三通带滤波器的各通带带宽基本都是由相同的端耦合和谐振器间耦合结构决定，导致各通带带宽之间相互关联，因此各通带的带宽设计范围有限；
(2)多谐振器法，由三种不同谐振频率的谐振器通过串联、并联或者内嵌三种不同的结构来实现三频滤波器，该种三通带滤波器能独立的调整各通带的工作频率，并且三个通带带宽等特性可以自由调节和设计，但是整体尺寸太大；
(3)SIR高次谐波法，通过调节电长度和特征阻抗比控制高次谐波的位置来设计多频滤波器，但是三个谐振频率是相互关联的，频率和带宽都难以控制；
(4)缺陷地结构法，通过在地面刻蚀三种不同形状的图案，相当于得到了三个中心频率不同的谐振器，来得到三通带滤波器，但是其设计复杂。
发明内容
本发明的目的，在于克服上述技术中的不足，提供一种结构简单，整体尺寸小，便于加工，插入损耗小且通带独立可控的微带三通带滤波器。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种基于SIR结构的三通带微带滤波器，包括介质基板、金属层和电路结构，其特征在于，所述介质基板(1)上面的中间位置左右对称地设置有输入馈线(2)和输出馈线(3)，左边的输入馈线(2)为形，右边的输出馈线(3)为形，输入馈线(2)与输出馈线(3)的间距为(0.65～0.85)mm；输入馈线(2)由第1微带线(4)和第2微带线(5)构成，第1微带线(4)的尺寸为(2.2～2.8)×(1.5～2.5)mm,第2微带线(5)的尺寸为(17.5～18.5)×(0.5～1.0)mm；输出馈线(3)由第3微带线(6)和第4微带线(7)构成，第3微带线(6)的尺寸为(2.2～2.8)×(1.5～2.5)mm,第4微带线(7)的尺寸为(17.5～18.5)×(0.5～1.0)mm；
在输入馈线(2)与输出馈线(3)的上面设置有第一谐振器(8)，第一谐振器(8)为形状，第一谐振器(8)与两馈线之间的水平距离为0.2～0.4mm；第一谐振器(8)由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为(27～30)×(0.25～0.3)mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为(4～6)×(1～2)mm；
在输入馈线(2)与输出馈线(3)的下面设置有第二谐振器(9)，第二谐振器(9)为形状，第二谐振器(9)与两馈线之间的水平距离为0.2～0.4mm；第二谐振器(9)由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为(17～19)×(0.25～0.3)mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为(2.5～3)×(1～2)mm；
介质基板1的下面设置有金属层10。
所述的介质基板1的介电常数为2.2，厚度为0.508mm。
所述的第1微带线4和第3微带线6的特征阻抗均为50欧姆。
所述的输入馈线2及输出馈线3通过耦合间距对第一谐振器和第二谐振器进行馈电，馈电方式为平行耦合馈电。
所述的金属层10的厚度为0.035mm。
本发明在两阶阶跃阻抗谐振器产生双频特性的基础上，通过并联另一个两阶阶跃阻抗谐振器实现第三个通带，且通过调整第一谐振器的电长度和特征阻抗来调节2.4GHz/5.2GHz处的中心频率和带宽，通过改变第二谐振器的电长度和特征阻抗来调节3.5GHz处的中心频率和带宽，使得三个频带同时满足WLAN和WiMAX的通信要求。
附图说明
图1为本发明的三通带微带滤波器横截面示意图；
图2为本发明的三通带微带滤波器平面电路结构示意图；
图3为本发明具体实施例的三通带微带滤波器仿真的频率响应曲线图。
本发明附图标记如下：
1———介质基板   2———输入馈线
3———输出馈线   4———第1微带线
5———第2微带线  6———第3微带线
7———第4微带线  8———第1谐振器
9———第2谐振器  10———金属地板
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的微带三通带滤波器横截面示意图。介质基板1的介电常数为2.2，厚度为0.508mm，介质基板下面是接地金属层10，厚度为0.035mm。
图2为本发明的微带三通带滤波器平面电路结构示意图，在介质基板1上面的中间位置左右对称地设置有输入馈线2和输出馈线3，左边的输入馈线2为形，右边的输出馈线3为形，输入馈线2与输出馈线3的间距为0.8mm；输入馈线2由第1微带线4和第2微带线5构成，第1微带线4的尺寸为2.5×2.0mm,第2微带线5的尺寸为17.67×1.0mm；输出馈线3由第3微带线6和第4微带线7构成，第3微带线6的尺寸为2.5×2.0mm,第4微带线7的尺寸为17.67×1.0mm。
在输入馈线2与输出馈线3的上面设置有第一谐振器8，第一谐振器8为形状，第一谐振器8与两馈线之间的水平距离为0.2mm；第一谐振器8由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为27.62×0.28mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为4.26×1.92mm。
输入馈线与输出馈线既可以作为输入馈线也可以作为输出馈线，第1微带线4和第3微带线6均采用特性阻抗为50欧姆的微带线且为平行耦合馈电。
在输入馈线2与输出馈线3的下面设置有第二谐振器9，第二谐振器9为形状，第二谐振器9与两馈线之间的水平距离为0.3mm；第二谐振器9由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为18.84×0.28mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为2.92×1.92mm。
上述有关数值均为本发明的优选数值，本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。
图3是本发明具体实施例的微带三通带滤波器仿真的频率响应曲线图。图中包含两条曲线S11，S21，曲线S11是反射特性曲线，曲线S21是传输特曲线。由图可知，第一通带的中心频率是2.4GHz，插入损耗为-0.17dB，回波损耗为-31.80dB；第二通带的中心频率为3.3GHz，插入损耗为-0.37dB，回波损耗为-23.81dB；第三通带的中心频率为5.2GHz，插入损耗为-0.69dB，回波损耗为-20.01dB。

Claims (5)

1.一种基于SIR结构的三通带微带滤波器，包括介质基板、金属层和电路结构，其特征在于，所述介质基板(1)上面的中间位置左右对称地设置有输入馈线(2)和输出馈线(3)，左边的输入馈线(2)为形，右边的输出馈线(3)为形，输入馈线(2)与输出馈线(3)的间距为(0.65～0.85)mm；输入馈线(2)由第1微带线(4)和第2微带线(5)构成，第1微带线(4)的尺寸为(2.2～2.8)×(1.5～2.5)mm,第2微带线(5)的尺寸为(17.5～18.5)×(0.5～1.0)mm；输出馈线(3)由第3微带线(6)和第4微带线(7)构成，第3微带线(6)的尺寸为(2.2～2.8)×(1.5～2.5)mm,第4微带线(7)的尺寸为(17.5～18.5)×(0.5～1.0)mm；
在输入馈线(2)与输出馈线(3)的上面设置有第一谐振器(8)，第一谐振器(8)为形状，第一谐振器(8)与两馈线之间的水平距离为0.2～0.4mm；第一谐振器(8)由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为(27～30)×(0.25～0.3)mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为(4～6)×(1～2)mm；
在输入馈线(2)与输出馈线(3)的下面设置有第二谐振器(9)，第二谐振器(9)为形状，第二谐振器(9)与两馈线之间的水平距离为0.2～0.4mm；第二谐振器(9)由中间的高阻抗线和两端的低阻抗线构成，其高阻抗线长×宽为(17～19)×(0.25～0.3)mm，其两端的低阻抗线的长×宽分别为(2.5～3)×(1～2)mm；
介质基板(1)的下面设置有金属层(10)。
2.根据权利要求1所述的基于SIR结构的三通带微带滤波器，其特征在于，所述的介质基板(1)的介电常数为2.2，厚度为0.508mm。
3.根据权利要求1所述的基于SIR结构的三通带微带滤波器，其特征在于，所述的第1微带线(4)和第3微带线(6)的特征阻抗均为50欧姆。
4.根据权利要求1所述的基于SIR结构的三通带微带滤波器，其特征在于，所述的输入馈线(2)及输出馈线(3)通过耦合间距对第一谐振器和第二谐振器进行馈电，馈电方式为平行耦合馈电。
5.根据权利要求1所述的基于SIR结构的三通带微带滤波器，其特征在于，所述的金属层(10)的厚度为0.035mm。
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