CN105609906B - 基于二阶混合谐振器的带通滤波器 - Google Patents

基于二阶混合谐振器的带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于二阶混合谐振器的带通滤波器，该滤波器包括介质基片，所述介质基片上表面设置有第一金属条带、第二金属条带、第三金属条带、第四金属条带、第五金属条带、第六金属条带、第一输入输出条带和第二输入输出条带、第一铜柱线、第二铜柱线，介质基片的底面为滤波器的地平面；所述第一金属条带和第二金属条带相互平行，第三金属条带连接在第五金属条带和第一输入输出条带之间，第四金属条带连接在第六金属条带和第二输入输出条带之间。该滤波器具有低损耗、高品质因数的优点。

Description

基于二阶混合谐振器的带通滤波器
技术领域
本发明涉及基于混合谐振器的高品质因数带通滤波器，适合应用于移动通信射频前端。
背景技术
目前射频前端是无线收发机系统的核心组成部分。随着通信技术的发展，射频电路已经成为人们关注的焦点。在日益增长的市场和需求的推动下，通信技术不断推陈出新，使得通信产业的发展有了新的发展要求和方向。小型化，低成本，低功耗，多模式的射频通信产品日益受到人们的重视，以此同时，无线通信标准日趋成熟，研制单片完全集成的射频无线收发通信电路与系统成为了学界和工业界的热门话题之一。其中滤波器作为提取信号和抑制信号的关键性器件，其性能的优劣直接影响到通讯系统的各项指标，这对滤波器的设计提出了前所未有的挑战。在满足基本的性能要求外，还要求滤波器具有更小的尺寸，更低的成本，同时还要求设计周期短等，这些都是目前研究滤波器需要考虑的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于二阶混合谐振器的带通滤波器，该混合谐振器结构具有Q值高、体积小、重量轻、易加工的优点，并可以与其他印刷集成电路，如功率放大器，低噪声放大器，混频器，在研制过程中大大简化。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于二阶混合谐振器的带通滤波器，该滤波器包括介质基片，所述介质基片上表面设置有第一金属条带、第二金属条带、第三金属条带、第四金属条带、第五金属条带、第六金属条带、第一输入输出条带和第二输入输出条带、第一铜柱线、第二铜柱线，介质基片的底面为滤波器的地平面；所述第一金属条带和第二金属条带相互平行，第三金属条带连接在第五金属条带和第一输入输出条带之间，第四金属条带连接在第六金属条带和第二输入输出条带之间。
进一步的，所述第一金属条带和第一铜柱线相接，构成第一混合谐振器，第一铜柱线和滤波器的盒子的盖子相接，构成短路接地；第二金属条带和第二铜柱线相接，构成第二混合谐振器，第二铜柱线和滤波器的盒子的盖子相接，构成短路接地；第一金属条带与第二金属条带构成微带线谐振器。
进一步的，所述第三金属条带与第五金属条带相垂直，且第三金属条带垂直于第一输入输出金属条带；第四金属条带与第六金属条带相垂直，且第四金属条带垂直于第二输入输出金属条带。
进一步的，所述第一金属条带和第二金属条带的宽度、长度相等。
进一步的，所述第一铜柱线的中心点置于第一金属条带和介质基片的横向轴线上；第二铜柱线的中心点置于第二金属条带和介质基片的横向轴线上。
进一步的，所述第一铜柱线和第二铜柱线的半径、长度相等。
进一步的，所述第三金属条带和第四金属条带平行于介质基片的纵向轴线；第三金属条带和第四金属条带的宽度、长度相等。
进一步的，所述第三金属条带到第一金属条带的距离与第四金属条带到第二金属条带的距离相等。
进一步的，所述第五金属条带和第六金属条带的宽度与第三金属条带的宽度相等。
进一步的，所述第一输入输出条带和第二输入输出条带的宽度、长度相等。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)高品质因数：本发明基于混合谐振器和微带谐振器的带通滤波器，结构件相连且封闭可以利用收发系统的结构件空间与其他印刷集成电路，如功率放大器，低噪声放大器，混频器集成电路，大大提高滤波器的品质因数。
(2)低损耗：本发明的滤波器中，S参数中插入损耗在3dB带宽为1.5dB，回波损耗很好为26dB。
(3)结构紧凑：本发明的滤波器中，采用两个铜柱线与微带金属条带相接构成混合谐振器，可以灵活集成电路，比之前的微带、腔体、同轴线谐振器的电路尺寸可缩小很多。
附图说明
图1为本发明中实施例的正视结构示意图；
图2为本发明中实施例的侧视结构示意图；
图3为本发明中实施例的滤波器S参数中传输系数S21的测试结果；
图4为本发明中实施例的滤波器S参数中回波系数S11的测试结果。
图中，1-第一金属条带、2-第二金属条带、3-第三金属条带、4-第四金属条带、5-第五金属条带、6-第六金属条带、7-第一输入输出条带、8-第二输入输出条带、9-第一铜柱线、10-第二铜柱线、11-地平面、12-介质基片。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1和图2所示为一种基于二阶混合谐振器的带通滤波器，该滤波器包括介质基片12，在介质基片12上表面设置有第一金属条带1、第二金属条带2、第三金属条带3、第四金属条带4、第五金属条带5、第六金属条带6、第一输入输出条带7和第二输入输出条带8、第一铜柱线9、第二铜柱线10，介质基片的底面为滤波器的地平面11。第一金属条带1和第二金属条带2平行放置；第一金属条带1和第二金属条带2的宽度相等，记为W3；第一金属条带1和第二金属条带2的长度相等，记为L3。建立坐标系，其中横向轴线Oy与纵向轴线Ox垂直。第一金属条带1和第一铜柱线9相接，构成第一混合谐振器，第一铜柱线9和滤波器的盒子的盖子相接，构成短路接地，第一铜柱线9的中心点置于第一金属条带1和横向轴线Ox上。第二金属条带2和第二铜柱线10相接，构成第二混合谐振器，第二铜柱线10和盒子的盖子相接，构成短路接地，第二铜柱线10的中心点置于第二金属条带2和纵向轴线Ox上。第一铜柱线9和第二铜柱线10的半径、长度相等，记为R和h；d表示第一铜柱线9的中心点到第二铜柱线10的中心点的距离；调节d决定了混合谐振器的耦合系数与该滤波器的带宽频率范围。
第三金属条带3和第四金属条带4平行于横向轴线Oy。第三金属条带3和第四金属条带4的宽度和长度相等，记为W2和L2。第三金属条带3到第一金属条带1的距离与第四金属条带4到第二金属条带的距离相等，记为g；调节g以获得所需要该滤波器的外部品质因数。第五金属条带5与第三金属条带3垂直相接，第六金属条带6与第四金属条带垂直相连。第五金属条带5和第六金属条带6的宽度与第三金属条带3的宽度相等，记为W2。第五金属条带5和第六金属条带6的长度L4选取取决于滤波器的回波损耗。第一输入输出条带7与第三金属条带3垂直相接，第二输入输出条带8与第四金属条带4垂直相接。第一输入输出条带7和第二输入输出条带8的宽度相等，记为W1。第一输入输出条带7和第二输入输出条带8的长度相等，记为L1。W1和L1根据介质基片参数(板材厚度H及板材相对介电常数Er)选取，使得输入阻抗为50欧姆。
实施例中所用介质基片为Taconic TLX-6，厚度H＝0.635mm，相对介电常数Er＝2.65，按图1和图2所示的结构制作的实施例的结构参数尺寸列于表1。
表1实施例的实例性设计参数尺寸表
参数(单位mm) 实施例
W1 1.74
W2 0.5
W3 0.3
L1 10.8
L2 4.43
L3 9
L4 4.5
d 11.76
R 1.5
h 10
g 0.17
图3和图4通过双端口矢量网络分析仪测得。图3是该实施例下S参数中传输系数S21的测试结果。结果显示：该实施例的滤波器的带宽频率在3dB带宽为160MHz，中心频率为3.05GHz，插入损耗较小，介于1.3dB-1.5dB。图4是该实施例下S参数中回波系数S11的测试结果。在通带范围内，回波损耗很好于26dB，非常符合射频器件对驻波的要求。电路整体尺寸仅为34mm*16mm，适合小型化设备使用。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：该滤波器包括介质基片（12），所述介质基片（12）上表面设置有第一金属条带（1）、第二金属条带（2）、第三金属条带（3）、第四金属条带（4）、第五金属条带（5）、第六金属条带（6）、第一输入输出条带（7）和第二输入输出条带（8）、第一铜柱线（9）、第二铜柱线（10），介质基片的底面为滤波器的地平面（11）；所述第一金属条带（1）和第二金属条带（2）相互平行，第三金属条带（3）连接在第五金属条带（5）和第一输入输出条带（7）之间，第四金属条带（4）连接在第六金属条带（6）和第二输入输出条带（8）之间；所述第一金属条带（1）和第一铜柱线（9）相接，构成第一混合谐振器，第一铜柱线（9）和滤波器的盒子的盖子相接，构成短路接地；第二金属条带（2）和第二铜柱线（10）相接，构成第二混合谐振器，第二铜柱线（10）和滤波器的盒子的盖子相接，构成短路接地；第一金属条带（1）与第二金属条带（2）构成微带线谐振器。
2.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第三金属条带（3）与第五金属条带（5）相垂直，且第三金属条带（3）垂直于第一输入输出条带（7）；第四金属条带（4）与第六金属条带（6）相垂直，且第四金属条带（4）垂直于第二输入输出条带（8）。
3.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第一金属条带（1）和第二金属条带（2）的宽度、长度相等。
4.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第一铜柱线（9）的中心点置于第一金属条带（1）和介质基片的横向轴线上；第二铜柱线（10）的中心点置于第二金属条带（2）和介质基片的横向轴线上。
5.如权利要求1或4所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第一铜柱线（9）和第二铜柱线（10）的半径、长度相等。
6.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第三金属条带（3）和第四金属条带（4）平行于介质基片的纵向轴线；第三金属条带（3）和第四金属条带（4）的宽度、长度相等。
7.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第三金属条带（3）到第一金属条带（1）的距离与第四金属条带（4）到第二金属条带（2）的距离相等。
8.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第五金属条带（5）和第六金属条带（6）的宽度与第三金属条带（3）的宽度相等。
9.如权利要求1所述的基于二阶混合谐振器的带通滤波器，其特征在于：所述第一输入输出条带（7）和第二输入输出条带（8）的宽度、长度相等。
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