CN105356028A - 一种小型化高选择性耦合环型带通滤波器的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种小型化高选择性耦合环形滤波器的设计方法，采用平面微带电路形式，采用两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器结构，包括侧边耦合，宽边耦合，两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器中的双模谐振器之间可包含“T”形或“工”形结构，在滤波器的输入、输出接口由在两个分别耦合至多边形的微带线上加抽头形成。优点：可形成高选择性的滤波通带，通过在多边形环上加贴片，以及以阶梯阻抗线围成多边形，可调节滤波器的通带带宽，并可进一步压缩谐振环尺寸。在此基础上，将两个该型滤波器再次级连可形成选择性更佳的带通滤波器。此外，该型滤波器也具有良好的驻波与插入损耗特性，结构小型化，利于集成，性能优越，可广泛用于各类微波系统。

Description

一种小型化高选择性耦合环型带通滤波器的设计方法
技术领域
本发明涉及一种小型化高选择性耦合环形带通滤波器的设计方法，属于微波通讯、雷达等技术领域。
背景技术
微波滤波器广泛应用于电子、通信等系统中，是其中的关键部件之一。
微带滤波器由于其平面化的电路形式，易于实现系统的小型化，并且重量轻、利于集成，被广泛应用于各类微波模块、系统中。但由于微带电路Q值的限制，微带滤波器的矩形系数难以与腔体滤波器媲美，但通过改进设计，譬如通过椭圆函数滤波器设计，双模滤波器设计等方法，能够改善微带滤波器的滤波选择性，从而在获得小型化的同时，获得较好的滤波器性能，在某些场合能够获得到与腔体滤波器等同的效果，获得用户的青睐。
双模谐振器是单个谐振器里含有两个简并谐振模式，经过设计扰动之后这两个谐振频率可以分开至一定间距，这两个谐振频率同时也可相互耦合，形成带通滤波器，相应滤波器的通带带宽可以通过扰动设计进行调节，由于含有两个谐振频率，由双模谐振器构成的滤波器所需要的谐振器数目比普通单模滤波器所需要的谐振器数目减半，也即减小尺寸，从而达到小型化的目的。
但单个双模滤波器的带外抑制仍然有限，因此人们通常通过简单的直接级连来提高带外抑制，简单级连带来了两个问题，一是尺寸难以压缩，二是匹配不佳，不易调节。
发明内容
本发明提出了一种小型化高选择耦合环形带通滤波器的设计方法，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，通过两个环形双模滤波器的相互耦合来进一步提高带外抑制。以耦合方式形成的结构，在两个环的互连耦合方向上尺寸也非常压缩，利于小型化。在两个耦合的环形双模谐振器之间可以含有一“T”形或“工”形枝节，以改善驻波，以及带外抑制。
在此基础上，我们还可以将含有两个耦合环形双模谐振器的滤波器进一步级连，以获得更好的带外抑制性能。
本发明的技术方案：一种小型化高选择性耦合环形滤波器的设计方法，其特征在于：采用平面微带电路形式，采用两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器结构，包括侧边耦合，宽边耦合，两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器中的双模谐振器之间可以包含“T”形或“工”形结构，在滤波器的输入、输出接口由在两个分别耦合至多边形的微带线上加抽头形成，在两个环的互连方向上尺寸非常压缩，利于小型化。
本发明的优点：
1）在两个耦合的多边形或圆形双模谐振器之间可以含有一“T”形或“工”形枝节，以改善驻波，以及带外抑制，具有结构紧凑，易于集成，并拥有良好的滤波器选择性，良好的驻波与插入损耗，能满足各类微波组件的要求，可广泛应用于电子通讯、雷达等系统中；
2）滤波器的输入、输出端口，由在两个分别耦合至多边形或圆形双模谐振器上的微带线上加抽头形成。在多边形或圆形双模谐振器中，通过加贴片微扰，以阶梯阻抗围成多边形或圆形等，来调节滤波器的带宽，并进一步压缩谐振环尺寸，这也是小型化的形式，并且利于集成；
3）通过将两个耦合的双模滤波器，或将两个耦合的双模滤波器与单个双模滤波器，或以其他方式进一步级连，形成含有多个双模谐振器的滤波器，获得选择性更佳的滤波器；
4）与现有技术相比，通过采用耦合结构的双模滤波器，可以在严格压缩滤波器尺寸，实现小型化（的）的同时，能获得很好的带外抑制性能，同时具有良好的驻波与插入损耗。进一步将两个耦合的环形结构双模滤波器进行级连或与单个双模谐振器滤波器级连，可以获得更好的滤波选择性。该电路利于平面集成，能满足各类微波、毫米波部件的要求。
附图说明
图1是单个方环形双模滤波器结构示意图。
图2是单个方环形双模谐振器，含贴片及阶梯阻抗的示意图。
图3是输入、输出接口部分，耦合微带线加抽头的示意图。
图4是两个耦合的方环形双模滤波器形成的高选择性滤波器的示意图。
图5是将两个耦合的方环形双模结构滤波器进一步级连后的结构示意图。
图6是将两个耦合的方环形双模结构滤波器进一步级连后的结构示意图。
图7是将两个耦合的方环形双模结构滤波器与一个单方形环双模滤波器进一步级连后的结构示意图。
图中的1是方环形双模环形谐振器，2是输入（出）端口，3是输出（入）端口，4是贴片，5是耦合至方环形的微带线，6是该微带线上的抽头，7是A两个耦合的方环形双模结构滤波器，8是B两个耦合的方环形双模结构滤波器，9是C两个耦合的方环形双模结构滤波器，10是D两个耦合的方环形双模结构滤波器，11是E两个耦合的方环形双模结构滤波器，12是F单个耦合的方环形双模结构滤波器，13是G两个耦合的方环形双模结构滤波器，Z1是A段微带线的特性阻抗，Z2是B段微带线的特性阻抗。
具体实施方式
一种小型化高选择性耦合环形滤波器的设计方法：采用平面微带电路形式，采用两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器结构，包括侧边耦合，宽边耦合，两个耦合的多边形环或圆环形的双模谐振器之间可以包含“T”形或“工”形结构，在滤波器的输入输出接口由在两个分别耦合至多边形的微带线上加抽头形成。
所述的多边形环结构为基本单元，两个多边形环单元以耦合方式形成高选择性滤波器，将该型滤波器进一步级连形成选择性更佳的滤波器。
所述的多边形环上加贴片，并以阶梯阻抗线围成，可调节滤波器的通带带宽，并进一步压缩谐振环尺寸。
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：
对照图1，单个方环形双模滤波器，其结构是双模方环形谐振器1上设输（出）端口1，输出（入）端口3。
对照图2，单个方环形双模谐振器，含贴片及阶梯阻抗结构是A段微带线的特性阻抗Z1、B段微带线的特性阻抗Z2上加贴片4。
对照图3，输入、输出接口部分，耦合微带线5上加抽头6。
对照图4，两个耦合的方环形双模滤波器形成的高选择性滤波器，其结构是方环形双模环形谐振器1上的设输入（出）端口2，另一个方环形双模环形谐振器1设输出（入）端口3，耦合至方环形的微带线5在两个方环形双模环形谐振器间。
对照图5，A两个耦合的方环形双模结构滤波器7和B两个耦合的方环形双模结构滤波器8相级连。
对照图6，C两个耦合的方环形双模结构滤波器9和D两个耦合的方环形双模结构滤波器10进一步相级连。
对照图7，将两个耦合的方环形双模结构滤波器与一个单环双模滤波器进一步级连，E两个耦合的方环形双模结构滤波器11、F两个耦合的方环形双模结构滤波器12间是G单环双模滤波器13。

Claims (4)

1.一种小型化高选择性耦合环形滤波器的设计方法，其特征在于：采用平面微带电路形式，采用两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器结构，包括侧边耦合，宽边耦合。
2.两个耦合的多边形环或圆环形的滤波器中的双模谐振器之间可包含“T”形或“工”形结构，在滤波器的输入、输出接口由在两个分别耦合至多边形的微带线上加抽头形成。
3.根据权利要求1所述一种小型化高选择性耦合环形滤波器的设计方法，其特征在于：所述的多边形环结构为基本单元，两个多边形环单元以耦合方式形成高选择性滤波器，将该型滤波器进一步级连形成选择性更佳的滤波器。
4.根据权利要求1所述耦合的方环形的滤波器结构的设计方法，其特征在于：所述的多边形环上加贴片，并以阶梯阻抗线围成，可调节滤波器的通带带宽，并进一步压缩谐振环尺寸。
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