CN105870552A - 超宽带微带带通滤波器 - Google Patents

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曾欣
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Abstract

本发明公开了一种超宽带微带带通滤波器，包括正面部分、输入端口(10)和输出端口(11)；正面部分包括第一均匀传输线(1)、第一交指耦合单元(2)、谐振单元(3)、第二交指耦合单元(4)、第二均匀传输线(5)、第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)、第三扇形阻抗枝节(8)和介质板(9)。本发明结构简单，在工作频段有良好的性能表现，并且带外抑制也非常良好。

Description

超宽带微带带通滤波器
技术领域
本发明属于微带滤波器技术领域，具体涉及一种超宽带微带带通滤波器的设计。
背景技术
近年来，随着无线通信技术和多种通信系统的快速发展，无线频谱资源越来越紧缺，人们在提高现有频谱利用率的同时，更渴望能够开发出新的、更宽的频带。为了解决这一瓶颈问题，2002年美国联邦通信委员会(FCC)通过了超宽带(UWB，Ultra-wideband)技术的商用许可(3.1GHz-10.6GHz)，UWB技术开始受到广泛的关注和深入的研究。为了适应超宽带技术的发展，作为射频前端的核心器件之一，超宽带带通滤波器的研究已经成为无数学者关注的热点和重点。
超宽带带通滤波器在整个超宽带无线通信系统中起着重要的作用，它性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。传统的超宽带带通滤波器能够保证在3.1GHZ-10.6GHZ频段内良好的通带特性，但带外抑制表现不一定良好。随着移动通信的技术的发展，多种通信系统并存，对滤波器的带外抑制提出了很高的要求，因此设计一种具有良好的带外抑制的超宽带带通滤波器是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中传统的超宽带带通滤波器带外抑制表现并不良好的问题，提出了一种超宽带微带带通滤波器。
本发明的技术方案为：一种超宽带微带带通滤波器，包括正面部分、输入端口和输出端口；
正面部分包括第一均匀传输线、第一交指耦合单元、谐振单元、第二交指耦合单元、第二均匀传输线、第一扇形阻抗枝节、第二扇形阻抗枝节、第三扇形阻抗枝节和介质板；
第一均匀传输线和第二均匀传输线分别位于介质板的两端，第一交指耦合单元的一端与第一均匀传输线相接，另一端通过谐振单元与第二交指耦合单元连接，第二交指耦合单元的一端与第二均匀传输线相接，另一端通过谐振单元与第一交指耦合单元连接，第一扇形阻抗枝节、第二扇形阻抗枝节和第三扇形阻抗枝节分别与谐振单元相连接，输入端口连接于第一均匀传输线，输出端口连接于第二均匀传输线。
优选地，第一扇形阻抗枝节、第二扇形阻抗枝节、第三扇形阻抗枝节等间距排列，第一扇形阻抗枝节、第三扇形阻抗枝节距离第二扇形阻抗枝节的距离均为2.19mm且分别排列在其两边，第一扇形阻抗枝节与第三扇形阻抗枝节位于谐振单元的一侧，第二扇形阻抗枝节位于谐振单元的另一侧。
优选地，第一扇形阻抗枝节、第二扇形阻抗枝节、第三扇形阻抗枝节的半径均为2.05mm，幅度均为65度。
优选地，第一交指耦合单元与第二交指耦合单元均为三指耦合，耦合指的数量比均为2：1，指间的间距均为0.1mm。
优选地，第一均匀传输线、第一交指耦合单元、谐振单元、第二交指耦合单元、第二均匀传输线、第一扇形阻抗枝节、第二扇形阻抗枝节以及第三扇形阻抗枝节均为导体。
优选地，第一均匀传输线与第二均匀传输线的阻值均为50Ω。
优选地，介质板为相对介电常数为3.5的电介质。
优选地，输入端口外接信号源，使外部激励信号输入后相继通过第一均匀传输线、第一交指耦合单元、谐振单元、第二交指耦合单元和第二均匀传输线，最后经由输出端口到达外部电路。
本发明的有益效果是：本发明通过两个交指耦合单元来实现具有陷波特性的超宽带微带带通滤波器，通过三个扇形阻抗枝节来改善滤波特性和实现良好的带外抑制。本发明结构简单，在工作频段有良好的性能表现，并且带外抑制也非常良好，从10.7GHz到27GHz带外抑制优于11.6dB。
附图说明
图1为本发明提供的超宽带微带带通滤波器结构示意图。
图2为本发明提供的超宽带微带带通滤波器正面部分结构示意图。
图3为本发明提供的超宽带微带带通滤波器的仿真插入损耗及回波损耗曲线图。
附图标记说明：1—第一均匀传输线、2—第一交指耦合单元、3—谐振单元、4—第二交指耦合单元、5—第二均匀传输线、6—第一扇形阻抗枝节、7—第二扇形阻抗枝节、8—第三扇形阻抗枝节、9—介质板、10—输入端口、11—输出端口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
本发明提供了一种超宽带微带带通滤波器，如图1所示，包括正面部分、输入端口10和输出端口11。
其中，如图2所示，正面部分包括第一均匀传输线1、第一交指耦合单元2、谐振单元3、第二交指耦合单元4、第二均匀传输线5、第一扇形阻抗枝节6、第二扇形阻抗枝节7、第三扇形阻抗枝节8和介质板9。
第一均匀传输线1和第二均匀传输线5分别位于介质板9的两端，第一交指耦合单元2的一端与第一均匀传输线1相接，另一端通过谐振单元3与第二交指耦合单元4连接，第二交指耦合单元4的一端与第二均匀传输线5相接，另一端通过谐振单元3与第一交指耦合单元2连接，第一扇形阻抗枝节6、第二扇形阻抗枝节7和第三扇形阻抗枝节8分别与谐振单元3相连接，输入端口10连接于第一均匀传输线1，输出端口11连接于第二均匀传输线5。
第一扇形阻抗枝节6、第二扇形阻抗枝节7、第三扇形阻抗枝节8等间距排列，第一扇形阻抗枝节6、第三扇形阻抗枝节8距离第二扇形阻抗枝节7的距离均为2.19mm且分别排列在其两边，第一扇形阻抗枝节6与第三扇形阻抗枝节8位于谐振单元3的一侧，第二扇形阻抗枝节7位于谐振单元3的另一侧。
第一扇形阻抗枝节6、第二扇形阻抗枝节7、第三扇形阻抗枝节8的半径均为2.05mm，幅度均为65度。
第一交指耦合单元2与第二交指耦合单元4均为三指耦合，耦合指的数量比均为2：1，指间的间距均为0.1mm。
第一均匀传输线1、第一交指耦合单元2、谐振单元3、第二交指耦合单元4、第二均匀传输线5、第一扇形阻抗枝节6、第二扇形阻抗枝节7以及第三扇形阻抗枝节8均为导体。
第一均匀传输线1与第二均匀传输线5的阻值均为50Ω。
介质板9为相对介电常数为3.5的电介质。
输入端口10外接信号源，使外部激励信号输入后相继通过第一均匀传输线1、第一交指耦合单元2、谐振单元3、第二交指耦合单元4和第二均匀传输线5，最后经由输出端口11到达外部电路，实现对信号的滤波。
本发明实施例中，通过两个交指耦合单元来实现具有陷波特性的超宽带微带带通滤波器，通过将三个扇形阻抗枝节作为电谐振器来改善滤波特性和实现良好的带外抑制。利用HFSS15.0对其进行仿真，仿真结果如图3所示。图3显示的是本发明的插入损耗S21和回波损耗S11的模拟及测试曲线。其中横坐标代表频率变量，纵坐标代表幅度标量，单位为dB。从图3可以看出，本发明在满足通带内(3.1GHz-10.6GHz)插入损耗小于3dB的基础上，在通带外的10.7GHz到27GHz上有着很好的带外抑制，且抑制电平高于11.6dB。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超宽带微带带通滤波器，其特征在于，包括正面部分、输入端口(10)和输出端口(11)；
所述正面部分包括第一均匀传输线(1)、第一交指耦合单元(2)、谐振单元(3)、第二交指耦合单元(4)、第二均匀传输线(5)、第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)、第三扇形阻抗枝节(8)和介质板(9)；
所述第一均匀传输线(1)和第二均匀传输线(5)分别位于介质板(9)的两端；所述第一交指耦合单元(2)的一端与第一均匀传输线(1)相接，另一端通过谐振单元(3)与第二交指耦合单元(4)连接；所述第二交指耦合单元(4)的一端与第二均匀传输线(5)相接，另一端通过谐振单元(3)与第一交指耦合单元(2)连接；所述第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)和第三扇形阻抗枝节(8)分别与谐振单元(3)相连接；所述输入端口(10)连接于第一均匀传输线(1)；所述输出端口(11)连接于第二均匀传输线(5)。
2.根据权利要求1所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)、第三扇形阻抗枝节(8)等间距排列，第一扇形阻抗枝节(6)、第三扇形阻抗枝节(8)距离第二扇形阻抗枝节(7)的距离均为2.19mm且分别排列在其两边；所述第一扇形阻抗枝节(6)与第三扇形阻抗枝节(8)位于谐振单元(3)的一侧，第二扇形阻抗枝节(7)位于谐振单元(3)的另一侧。
3.根据权利要求2所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)、第三扇形阻抗枝节(8)的半径均为2.05mm，幅度均为65度。
4.根据权利要求1所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述第一交指耦合单元(2)与第二交指耦合单元(4)均为三指耦合，耦合指的数量比均为2：1，指间的间距均为0.1mm。
5.根据权利要求1所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述第一均匀传输线(1)、第一交指耦合单元(2)、谐振单元(3)、第二交指耦合单元(4)、第二均匀传输线(5)、第一扇形阻抗枝节(6)、第二扇形阻抗枝节(7)以及第三扇形阻抗枝节(8)均为导体。
6.根据权利要求5所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述第一均匀传输线(1)与第二均匀传输线(5)的阻值均为50Ω。
7.根据权利要求1所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述介质板(9)为相对介电常数为3.5的电介质。
8.根据权利要求1所述的超宽带微带带通滤波器，其特征在于，所述输入端口(10)外接信号源，使外部激励信号输入后相继通过第一均匀传输线(1)、第一交指耦合单元(2)、谐振单元(3)、第二交指耦合单元(4)和第二均匀传输线(5)，最后经由输出端口(11)到达外部电路。
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