CN105304985B - 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 - Google Patents
基于七模谐振器的宽带带通滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105304985B CN105304985B CN201510844387.3A CN201510844387A CN105304985B CN 105304985 B CN105304985 B CN 105304985B CN 201510844387 A CN201510844387 A CN 201510844387A CN 105304985 B CN105304985 B CN 105304985B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmission line
- uniform transmission
- uniform
- line
- input
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；其特征在于：所述上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络。本发明采用枝节加载环形多模谐振器，可以在宽带通带频率范围内具有七个谐振模式，通带内具有更好的传输和反射特性；环形双路径结构可以在通带的上、下两侧各产生一个传输零点，极大的提高了宽带滤波器的通带选择性，易集成低成本。
Description
技术领域
本发明属于无线通信中的射频滤波器技术领域，具体涉及一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器。
背景技术
随着通信技术的迅速发展，人们对无线通信的要求不仅仅在于简单的语音交流，而是追求高清视频等大数据量和高保密性的无线通信，这使得短距离的高速无线通信成为了未来无线通信发展的一个方向。在这种应用背景下，宽带无线通信技术应运而生并发展迅速。宽带无线通信系统具有系统结构简单、成本低、功耗小、传输速率高、保密性好等特点，是目前无线通信领域的一个研究热点。作为宽带通信系统中的关键器件之一，宽带滤波器得到国内外工业界和学术界广泛关注。
宽带滤波器目前主要设计方法包括：1、基于短路枝节加载传输线结构。此类滤波器通带带宽可以通过短路枝节加载级数控制，但是所设计的宽带滤波器尺寸大，通带选择性差，阻带抑制差，滤波器插入损耗也随枝节级数增多而增大。2、级联高通、低通（带通、带阻）滤波器实现宽带特性。此类超宽带滤波器同样尺寸比较大，不利于宽带通信系统的小型化应用。3、多模谐振器设计宽带滤波器。2005年L. Zhu等人首次将三模阶梯阻抗谐振器应用在超宽带滤波器设计中，其后，为了改善滤波器的通带选择性、带外抑制特性等，枝节加载多模谐振器、微带/共面波导多模谐振结构被相继的应用在宽带及超宽带滤波器设计中。如专利公开号为CN103855450A的发明专利提出了环形多模谐振器的宽带滤波器实现方法，在滤波器通带频率范围内具有四个谐振模式，通带上下两侧各有一个传输零点保证通带的高选择特性；专利公开号为CN102610877A的发明专利中，学者们提出了基于多加载枝节的五模谐振器，滤波器在通带频率范围内具有五个谐振模式，但是滤波器的通带选择性有待提高。因此，如何实现多模谐振特性以保证具有良好的宽带传输和反射特性，以及具有良好通带选择性的宽带滤波器依然是目前国内外关于宽带滤波器设计和实现的难点及热点。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，本发明通过枝节加载环形谐振器，实现七模谐振特性，极大的提高了多模宽带滤波器的通带传输和反射特性，同时利用环形结构引入传输零点极大改善宽带滤波器的通带选择性。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板，其特征在于：所述上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络；所述第一馈电网络包括均匀传输线三、均匀传输线四和均匀传输线五，均匀传输线三的一端与第一输入/输出端口相连，另一端分别与均匀传输线四和均匀传输线五相连，均匀传输线四和均匀传输线五平行；
所述第二馈电网络包括均匀传输线六、均匀传输线七和均匀传输线八，均匀传输线六的一端与第二输入/输出端口相连，另一端与均匀传输线七和均匀传输线八相连，均匀传输线七和均匀传输线八平行；
所述七模谐振器包括均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四、均匀传输线十五和均匀传输线十六，所述均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十五、均匀传输线十四依次组成环形结构；均匀传输线十六位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的连接处；均匀传输线九位于第一馈电网络的均匀传输线四和均匀传输线五之间，均匀传输线九的另一端连接均匀传输线十一；均匀传输线十位于第二馈电网络的均匀传输线七和均匀传输线八之间，均匀传输线十的另一端连接均匀传输线十二。
前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四及均匀传输线十六的长度均为滤波器通带中心频率的四分之一导波波长；均匀传输线十五的长度为滤波器通带中心频率的二分之一导波波长。
前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述第一输入/输出端口与第二输入/输出端口处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的交点，并平行于均匀传输线十六。
前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述底层金属地板包括缺陷地单元十七、缺陷地单元十八和金属单元；缺陷地单元十七和缺陷地单元十八是在金属单元上蚀刻形成的空气单元。
前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述缺陷地单元十七设置在由均匀传输线四、均匀传输线五和均匀传输线九组成的平行三线正下方；所述缺陷地单元十八设置在由均匀传输线七、均匀传输线八和均匀传输线十组成的平行三线正下方。
前述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述均匀传输线十五两端进行切角处理以减小滤波器插入损耗。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、谐振模式易于控制，本发明采用枝节加载环形多模谐振器，可以在宽带通带频率范围内具有七个谐振模式，通带内具有更好的传输和反射特性；
2、高频率选择特性，本发明的七模谐振器中，环形双路径结构可以在通带的上、下两侧各产生一个传输零点，极大的提高了宽带滤波器的通带选择性；
3、易集成，本发明中的宽带滤波器采用平面电路结构，适合与宽带通信系统中的其他器件集成；
4、低成本，该发明所设计的宽带滤波器结构仅由单层介质板外加上下两层金属面构成，因此可以采用传统的PCB加工工艺，板材成本和加工成本低。
附图说明
图1是本发明滤波器的结构示意图；
图2是本发明滤波器的上层微带结构示意图；
图3是本发明滤波器的底层金属地结构示意图；
图4是本发明滤波器的七模谐振器在弱耦合激励时的频率响应曲线示意图；
图5是本发明宽带滤波器在频段0-16GHz的频率响应曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口1、第二输入/输出端口2、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；
如图2所示，上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络。
其中，第一馈电网络由均匀传输线三3、均匀传输线四4和均匀传输线五5组成，均匀传输线三3的一端与第一输入/输出端口1相连，另一端分别与均匀传输线四4和均匀传输线五5相连，均匀传输线四4和均匀传输线五5平行；
第二馈电网络由均匀传输线六6、均匀传输线七7和均匀传输线八8组成，均匀传输线六6的一端与第二输入/输出端口2相连，另一端与均匀传输线七7和均匀传输线八8相连，均匀传输线七7和均匀传输线八8平行；
七模谐振器由均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14、均匀传输线十五15和均匀传输线十六16组成，其中，均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十五15、均匀传输线十四14依次组成环形结构；均匀传输线十五15两端进行切角处理以减小滤波器插入损耗；均匀传输线十六16加载在七模谐振器的对称面上，处于均匀传输线十一11和均匀传输线十二12的连接处；均匀传输线九9整个插入第一馈电网络的均匀传输线四4和均匀传输线五5之间，均匀传输线九9另一端连接均匀传输线十一11；均匀传输线十10整个插入第二馈电网络的均匀传输线七7和均匀传输线八8之间，均匀传输线十10另一端连接均匀传输线十二12。
均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14及均匀传输线十六16的长度均为滤波器通带中心频率的四分之一导波波长；均匀传输线十五15的长度为滤波器通带中心频率的二分之一导波波长。
第一输入/输出端口1与第二输入/输出端口2处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于均匀传输线十一11和均匀传输线十二12的交点，并平行于均匀传输线十六16；
均匀传输线九9位于均匀传输线四4和均匀传输线五5的中间，三者构成第一输入/输出端口1的耦合馈电网络；均匀传输线十10位于均匀传输线七7和均匀传输线八8的中间，三者构成第二输入/输出端口2的耦合馈电网络；
七模谐振器的七个谐振模式可以通过均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14、均匀传输线十五15和均匀传输线十六16控制，七个谐振模式均匀分布在通带频率范围内，保证了所设计的宽带滤波器具有良好的通带特性；
七模谐振器组成结构中，均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14、均匀传输线十五15和均匀传输线十六16组成环形双路径传输结构，该环形结构可以在通带上下两侧各引入一个传输零点，提高宽带滤波器通带的选择性。
如图3所示，所述底层金属地板包括缺陷地单元十七17、缺陷地单元十八18和金属单元19；缺陷地单元十七17和缺陷地单元十八18是在金属单元上蚀刻形成的空气单元。
缺陷地单元十七17设置在由均匀传输线四4、均匀传输线五5和均匀传输线九9组成的平行三线正下方；所述缺陷地单元十八18设置在由均匀传输线七7、均匀传输线八8和均匀传输线十10组成的平行三线正下方。缺陷地单元十七17和缺陷地单元十八18用来增强平行耦合线的耦合强度。
在本实施例中，宽带滤波器所采用的介质基板为Rogers RT/duroid 4003， 厚度为0.508mm，介质基板上下层金属面的铜箔厚度为0.02mm。
本实施例中，七模谐振器可以在通带频率范围内产生七个谐振模式，其中三个奇模谐振模式和四个偶模谐振模式。均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14及均匀传输线十六16的长度均为所设计滤波器的通带中心频率（如7GHz）的四分之一导波波长；均匀传输线十五15的长度为所设计滤波器的通带中心频率（如7GHz）的二分之一导波波长；
改变七模谐振器均匀传输线九9、均匀传输线十10、均匀传输线十一11、均匀传输线十二12、均匀传输线十三13、均匀传输线十四14、均匀传输线十五15的特性阻抗，可以同时调节三个奇模和四个偶模模式分布，而通过中间轴线加载均匀传输线十六16的阻抗控制，可以实现偶模模式的独立控制，而不会改变三个奇模模式分布。通过各段传输线阻抗参数可以实现七个谐振模式在通带频率范围内的均匀分布。
滤波器的频率响应特性包括传输特性即|S21|幅度响应，反射特性即|S11|幅度响应。图4为七模谐振器在弱耦合激励下的传输系数响应，七个谐振模式近似均匀分布，并且第一个模式下侧和第七个模式上侧各有一个传输零点。
如图5所示，为本实施例宽带滤波器在频段0-16GHz的频率响应曲线示意图，宽带滤波器设计的中心频率为7GHz，3dB相对带宽为103%，带内回波损耗优于-15dB，插入损耗最小为0.17dB。在3.28GHz和10.64GHz处各有一个传输零点，通带的3dB带宽与20dB带宽之比为0.97，通带选择性性能良好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板，其特征在于：所述上层微带结构包括第一馈电网络、枝节加载环形结构的七模谐振器和第二馈电网络；所述第一馈电网络包括均匀传输线三、均匀传输线四和均匀传输线五，均匀传输线三的一端与第一输入/输出端口相连，另一端分别与均匀传输线四和均匀传输线五相连，均匀传输线四和均匀传输线五平行；
所述第二馈电网络包括均匀传输线六、均匀传输线七和均匀传输线八，均匀传输线六的一端与第二输入/输出端口相连，另一端与均匀传输线七和均匀传输线八相连，均匀传输线七和均匀传输线八平行；
所述七模谐振器包括均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四、均匀传输线十五和均匀传输线十六，所述均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十五、均匀传输线十四依次组成环形结构；均匀传输线十六位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的连接处；均匀传输线九位于第一馈电网络的均匀传输线四和均匀传输线五之间，均匀传输线九的另一端连接均匀传输线十一；均匀传输线十位于第二馈电网络的均匀传输线七和均匀传输线八之间，均匀传输线十的另一端连接均匀传输线十二；
所述均匀传输线九、均匀传输线十、均匀传输线十一、均匀传输线十二、均匀传输线十三、均匀传输线十四及均匀传输线十六的长度均为滤波器通带中心频率的四分之一导波波长；均匀传输线十五的长度为滤波器通带中心频率的二分之一导波波长。
2.根据权利要求1所述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述第一输入/输出端口与第二输入/输出端口处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于均匀传输线十一和均匀传输线十二的交点，并平行于均匀传输线十六。
3.根据权利要求1所述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述底层金属地板包括缺陷地单元十七、缺陷地单元十八和金属单元；缺陷地单元十七和缺陷地单元十八是在金属单元上蚀刻形成的空气单元。
4.根据权利要求3所述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述缺陷地单元十七设置在由均匀传输线四、均匀传输线五和均匀传输线九组成的平行三线正下方；所述缺陷地单元十八设置在由均匀传输线七、均匀传输线八和均匀传输线十组成的平行三线正下方。
5.根据权利要求1所述的一种基于七模谐振器的宽带带通滤波器，其特征在于，所述均匀传输线十五两端进行切角处理以减小滤波器插入损耗。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510844387.3A CN105304985B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510844387.3A CN105304985B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105304985A CN105304985A (zh) | 2016-02-03 |
| CN105304985B true CN105304985B (zh) | 2018-09-14 |
Family
ID=55201946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510844387.3A Active CN105304985B (zh) | 2015-11-27 | 2015-11-27 | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105304985B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105742770A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 天津大学 | 基于多模谐振器的四频带带通滤波器 |
| CN107425245B (zh) * | 2017-06-16 | 2019-11-22 | 南京信息工程大学 | 一种新型微带可重构多模滤波器 |
| CN107134616A (zh) * | 2017-06-22 | 2017-09-05 | 南京信息工程大学 | 一种微带五模滤波器 |
| CN107681235B (zh) * | 2017-10-10 | 2020-06-09 | 成都大学 | 一种结构紧凑的超宽带带通滤波器 |
| CN112736426B (zh) * | 2020-12-23 | 2022-05-20 | 西安交通大学 | 一种基于多模谐振器的宽带介质谐振器滤波天线 |
| CN115189108B (zh) * | 2022-08-08 | 2023-10-20 | 河南科技大学 | 一种基于多模谐振器的双通带滤波器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295316A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Rikogaku Shinkokai | リングフィルタ及びそれを用いた広帯域の帯域通過フィルタ |
| CN203871450U (zh) * | 2014-05-20 | 2014-10-08 | 中国科学院微电子研究所 | 一种具有陷波点的超宽带带通滤波器 |
| CN205282620U (zh) * | 2015-11-27 | 2016-06-01 | 南京信息工程大学 | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 |
-
2015
- 2015-11-27 CN CN201510844387.3A patent/CN105304985B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005295316A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Rikogaku Shinkokai | リングフィルタ及びそれを用いた広帯域の帯域通過フィルタ |
| CN203871450U (zh) * | 2014-05-20 | 2014-10-08 | 中国科学院微电子研究所 | 一种具有陷波点的超宽带带通滤波器 |
| CN205282620U (zh) * | 2015-11-27 | 2016-06-01 | 南京信息工程大学 | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "高性能多频及宽带滤波器的研究";吴小虎;《博士学位论文》;20131115;第63-65页，附图4-26、4-29 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105304985A (zh) | 2016-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105304985B (zh) | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 | |
| CN101246983B (zh) | 基于简化左手传输线结构的超宽带滤波器 | |
| CN103730709A (zh) | 基于基片集成波导复合左右手和互补开口谐振环缺陷地的双带滤波器 | |
| CN103915669B (zh) | 具有双通带的滤波功分器 | |
| CN105098303A (zh) | 一种具有双频带滤波功能的功率分配器 | |
| CN104409808A (zh) | 基于多模谐振器的多通带滤波器 | |
| CN103187601B (zh) | 基于多枝节加载方形谐振环的多模宽带滤波器 | |
| CN104733817A (zh) | 层叠级联两腔基片集成波导双模带通滤波器 | |
| CN103187600B (zh) | 基于多枝节加载方形谐振环的双模三通带滤波器 | |
| CN106299560A (zh) | 一种高选择性宽带功分滤波器 | |
| CN104319435A (zh) | 一种应用于wlan系统的基片集成波导带通滤波器 | |
| CN108539336B (zh) | 带宽可独立控制的hmsiw双模双频带滤波器 | |
| CN101694898A (zh) | 直接馈电平面结构双模环形谐振腔带通滤波器 | |
| CN109273807A (zh) | 一种新型的高性能宽带四功分滤波器 | |
| CN205159476U (zh) | 一种具有双频带滤波功能的功率分配器 | |
| CN202434678U (zh) | 一种具有高选择性和超高阻带抑制效果的超宽带滤波器 | |
| CN107910623A (zh) | 通带可控低损耗小型四频带通滤波器 | |
| CN105914468B (zh) | 基于枝节加载谐振器的具有带通滤波特性的微带线巴特勒矩阵 | |
| CN116053734B (zh) | S-c波段有源可调带通滤波器 | |
| CN201918477U (zh) | 一种带宽可控双频微带滤波器 | |
| CN107204502B (zh) | 基于非对称耦合线的三模巴伦带通滤波器 | |
| CN107681234B (zh) | 一种e型谐振器与阶梯阻抗谐振器的三通带微带滤波器 | |
| CN205282620U (zh) | 基于七模谐振器的宽带带通滤波器 | |
| CN109301414A (zh) | 一种圆形基片集成波导带通滤波器 | |
| CN101916891B (zh) | 一种具有带阻特性的超宽带带通滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190729 Address after: Room 512, East Incubation Building, Guanggu Science and Technology Park, 99 Yuyuan Road, Luquan Economic Development Zone, Shijiazhuang City, Hebei Province, 050200 Patentee after: Shijiazhuang Filter Microwave Technology Co.,Ltd. Address before: 518110 Building 1619, No. 3, Queshan Yunfeng Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: Shenzhen Pengbo Information Technology Co.,Ltd. Effective date of registration: 20190729 Address after: 518110 Building 1619, No. 3, Queshan Yunfeng Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: Shenzhen Pengbo Information Technology Co.,Ltd. Address before: The Olympic Avenue in Jianye District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 69 210019 Patentee before: Nanjing University of Information Science and Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right |