CN106207336B - 一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器 - Google Patents
一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的小型化三通带滤波器，包括：对称设置的第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器、对称设置的第一均匀阻抗谐振器和第二均匀阻抗谐振器以及输入馈线和输出馈线；第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器间隔设置且两阶级联；输入馈线和输出馈线分别与第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器之间抽头耦合；第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器分别与第一均匀阻抗谐振器和第二均匀阻抗谐振器之间缝隙耦合。可以实现三通带的滤波器的特性，满足通信系统对三个不相邻频段信号的滤波要求，具有体积小型化、结构简单、设计灵活等特点。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，更具体地说，涉及一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器。
背景技术
近年来，伴随着现代通信产业的急速发展，越来越多的无线通信设备得到了广泛的使用。但是由于通信设备工作条件的不同使得其所需通信标准也不相同，从而有限的频率资源越来越紧张，也使得每一种通信标准所使用的频段很有可能会被分成几个不相邻的频率部分。因此，在实际的通信系统中，系统需要接收的经常是几个不相邻频率的信号。如果无线通信设备使用传统的单通带滤波器，则该通信设备需要一个工作在多个频段的射频前端器件，这无疑增加了设备的体积，这与现代通信设备需求的便携小巧相悖。针对于这种情况，射频工程师们开始研究具有小型化多通带频率特性的滤波器，目前研究较多的是小型化双通带滤波器，但双通带滤波器已渐渐不能满足现代通信的需求，而目前研究的三通带滤波器具有体积较大且结构复杂的缺点。因此，小型化的多频段滤波器的研究显得迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的不足，提供一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器，包括：对称设置的第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器、对称设置的第一均匀阻抗谐振器和第二均匀阻抗谐振器以及输入馈线和输出馈线；所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器间隔设置且两阶级联；所述输入馈线和所述输出馈线分别与所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器之间抽头耦合；所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器分别与所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器之间缝隙耦合。
其中，所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器包括第一短路点和第一弯折部，所述第一短路点设置在所述第一弯折部的中部，所述第一弯折部向左弯折；所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器包括第二短路点和第二弯折部，所述第二短路点设置在所述第二弯折部的中部，所述第二弯折部向右弯折；所述第一弯折部与所述第二弯折部相对应。
其中，所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器的第一对称轴线与所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器的第二对称轴线相垂直。
其中，所述第一均匀阻抗谐振器以所述第一对称轴线为轴线向下弯折以形成发卡状；所述第二均匀阻抗谐振器以所述第一对称轴线为轴线向上弯折以形成发卡状。
其中，所述输入馈线和所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器的连接点到所述第一短路点的距离与所述输出馈线和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器的连接点到所述第二短路点的距离相等，从而使得所述输入馈线和所述输出馈线分别与所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器之间形成零度馈线结构。
本发明的有益效果为：可以实现三通带的滤波器的特性，满足通信系统对三个不相邻频段信号的滤波要求，可以工作在无线局域网络、航空无线电导航、全球微波互联接入等系统中，且具有体积小型化、结构简单、设计灵活等特点。
附图说明
图1是本发明实施例的基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器的结构示意图。
图2是图1中第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器两阶级联的结构示意图。
图3是图1中所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器分别与所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器之间缝隙耦合的结构示意图。
图4是图1所示的于中端短路阶梯阻抗谐振器的小型化三通带滤波器的频率响应曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图4所示，图1是本发明实施例的基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器的结构示意图。图2是图1中第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器两阶级联的结构示意图。图3是图1中所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器分别与所述第一均匀阻抗谐振器201和所述第二均匀阻抗谐振器202之间缝隙耦合的结构示意图。图4是图1所示的于中端短路阶梯阻抗谐振器的小型化三通带滤波器的频率响应曲线图。其中，401为反射响应曲线S11；402为传输响应曲线S21。
本发明提供了一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器，包括：对称设置的第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102、对称设置的第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202以及输入馈线301和输出馈线302；第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102间隔设置且两阶级联；输入馈线301和输出馈线302分别与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102之间抽头耦合；第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102分别与第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202之间缝隙耦合。通过间隔设置的第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102产生第一通带411和第二通带412，分别与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102缝隙耦合的第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202产生第三通带413，如图4所示。
如图2所示，单个第一中间短路阶梯阻抗谐振器101或第二中间短路阶梯阻抗谐振器102谐振产生的是双模单通带，通过改变第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102之间的距离g来调整第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的耦合系数。进而在第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102形成的通带间引入一个传输零点，形成双模双通带滤波器。
进一步地，第一中间短路阶梯阻抗谐振器101包括第一短路点和第一弯折部，第一短路点设置在第一弯折部的中部，第一弯折部向左弯折；第二中间短路阶梯阻抗谐振器102包括第二短路点和第二弯折部，第二短路点设置在第二弯折部的中部，第二弯折部向右弯折；第一弯折部与第二弯折部相对应。其中，第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102非弯折部分的宽度均为w2，第一弯折部和第二弯折部的宽度均为w1，第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的阻抗比k＝w2/w1，从而可以通过改变阻抗比k来改变图4中第一通带411和第二通带412的中心谐振频率。
进一步地，第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的第一对称轴线与第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202的第二对称轴线相垂直。
进一步地，如图3所示，第一均匀阻抗谐振器201以第一对称轴线为轴线向下弯折以形成发卡状；第二均匀阻抗谐振器202以第一对称轴线为轴线向上弯折以形成发卡状。图3在图2中第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的基础上，加入了一对对称的进行弯折的第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202进行耦合，使得第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202产生一个通带，从而引入了第三通带413。通常，第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202的长度相等且弯折方式也关于第一对称轴线相对称。本发明中，可以通过改变第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202的长度来改变图4中第三通带413的中心谐振频率。通过将第一均匀阻抗谐振器201和第二均匀阻抗谐振器202弯折以形成发卡状可以实现与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102更好的耦合效果，并通过弯折达到了小型化的目的。
进一步地，如图1所示，输入馈线301和第一中间短路阶梯阻抗谐振器101的连接点到第一短路点的距离与输出馈线302分别和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的连接点到第二短路点的距离相等，从而使得输入馈线301和输出馈线302分别与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102之间形成零度馈线结构。图1在图2和图3的基础上加上输入馈线301和输出馈线302，输入馈线301和输出馈线302分别与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102直接相连接，进行抽头耦合，并通过保证输入馈线301和第一中间短路阶梯阻抗谐振器101的连接点到第一短路点的距离与输出馈线302分别和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的连接点到第二短路点的距离相等，即图1中的L1和L2的距离相等(L1＝L2)，形成零度馈线结构，从而在三个通带两侧引入传输零点，使得如图4中所示的三个通带的陡峭型都很高，保证了通带的选择性。而且，通过改变L1和L2的大小，可以取得高的品质因数。
本发明的两阶级联的第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的第一短路点和第二短路点分别在第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102中间，并进行弯折减小了尺寸，使结构更紧凑，且可以通过改变第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102的间距来控制第一通带411和第二通带412的带宽。输入馈线301与输出馈线302与第一中间短路阶梯阻抗谐振器101和第二中间短路阶梯阻抗谐振器102形成零度馈线结构；同时，在第一通带411和第二通带412两侧引入了传输零点，提高了通带的选择性。
本实施例的基于中端短路阶梯阻抗谐振器的小型化三通带滤波器，可以实现三通带的滤波器的特性，满足通信系统对三个不相邻频段信号的滤波要求，可以工作在无线局域网络、航空无线电导航、全球微波互联接入等系统中，且具有体积小型化、结构简单、设计灵活等特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器，其特征在于，包括：对称设置的第一中间短路阶梯阻抗谐振器和第二中间短路阶梯阻抗谐振器、对称设置的第一均匀阻抗谐振器和第二均匀阻抗谐振器以及输入馈线和输出馈线；
所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器间隔设置且两阶级联；所述输入馈线和所述输出馈线分别与所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器之间抽头耦合；所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器分别与所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器之间缝隙耦合；
所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器的第一对称轴线与所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器的第二对称轴线相垂直；所述第一均匀阻抗谐振器以所述第一对称轴线为轴线向下弯折以形成发卡状；所述第二均匀阻抗谐振器以所述第一对称轴线为轴线向上弯折以形成发卡状；所述第一均匀阻抗谐振器和所述第二均匀阻抗谐振器位于所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器两者之间且相互耦合。
2.根据权利要求1所述的基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器，其特征在于，所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器包括第一短路点和第一弯折部，所述第一短路点设置在所述第一弯折部的中部，所述第一弯折部向左弯折；所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器包括第二短路点和第二弯折部，所述第二短路点设置在所述第二弯折部的中部，所述第二弯折部向右弯折；所述第一弯折部与所述第二弯折部相对应。
3.根据权利要求2所述的基于中端短路阶梯阻抗谐振器的三通带滤波器，其特征在于，所述输入馈线和所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器的连接点到所述第一短路点的距离与所述输出馈线和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器的连接点到所述第二短路点的距离相等，从而使得所述输入馈线和所述输出馈线分别与所述第一中间短路阶梯阻抗谐振器和所述第二中间短路阶梯阻抗谐振器之间形成零度馈线结构。
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