CN106450610A - 一种新型双通带滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明属于微波通信技术领域，提供一种适用于微波、毫米波平面电路的双通带滤波器，包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，所述主线路由两个呈轴对称分布的环形阶梯阻抗谐振器级连而成，两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器通过接地通孔相连，两个环形阶梯阻抗谐振器上分别连接输入、输出馈线，其特征在于：所述每个环形阶梯阻抗谐振器的环内均嵌入有开路传输线。该双通带滤波器解决了传统双通带滤波器小型化问题，同时具有中心频率、带宽易于控制、频率选择性高、带间隔离性好、结构紧凑、体积小巧的特点。

Description

一种新型双通带滤波器

技术领域

本发明属于微波通信技术领域，具体的说是一种适用于微波、毫米波平面电路的双通带滤波器。

背景技术

在日趋拥挤的频谱资源和复杂的电磁环境下，通信系统对滤波器小型化和高选择性的性能要求越来越高。且随着多通带格局的出现，越来越多的收发系统都必须支持多个通道同时工作，这样多通带滤波器在频谱资源的利用率和频段兼容性的优势越来越明显。它可以根据通信系统要求同时工作在两个或多个所需要的工作频段，在兼容现有通信频段的基础上，滤除其他频段的干扰信号。

现有实现双通带滤波器的方式有许多种，比较常见的结构及其存在的问题如下：(1)用两个已有的单频带滤波器进行一定的连接构成双通带滤波器，其存在的问题是往往需要额外的阻抗匹配网络，增加了电路的设计难度；(2)通过在一个带阻滤波器的基础上增加长短不一的短截线，以此在阻带外产生多个衰减极点划分出两个通带，但此方法针对性较强，通用性较差；(3)通过在一宽带带通滤波器通带内引入传输零点的方式来设计双通带滤波器，但该滤波器结构复杂、设计难度大；(4)采用传统二分之一波长阶梯阻抗谐振器进行双通带滤波器设计，但该双通带滤波器通带间相互影响，设计难度大，且体积大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述问题，提供一种结构简单、体积小巧且频率选择性高、带间隔离度好的双通带滤波器。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双通带滤波器，包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，所述主线路由两个呈轴对称分布的环形阶梯阻抗谐振器级连而成，两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器通过接地通孔相连，两个环形阶梯阻抗谐振器上分别连接输入、输出馈线，其特征在于：所述每个环形阶梯阻抗谐振器的环内均嵌入有开路传输线。

进一步地，所述开路传输线为螺旋结构。

进一步地，所述开路传输线为高阻抗传输线。

进一步地，所述开路传输线置于环形阶梯阻抗谐振器内部。

进一步地，所述金属地具有缺陷地结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，本发明采用的加载枝节环形阶梯阻抗谐振器通过将加载枝节放入环形阶梯阻抗谐振器内实现，与传统谐振器相比，该加载枝节环形阶梯阻抗谐振器具有较好的滤波性能，和集成度更高的优点，通过该谐振器的使用，同时应用源负载耦合技术和地缺陷技术，本发明的双通带滤波器在带外引入了多个传输零点，具有较高的带外抑制特性，并且结构设计更加紧凑，体积更加小巧；

其次，本发明提出的双通带滤波器的通带中心频率及带宽均易于控制，通过控制加载开路传输线的加载位置和长度可以对滤波器的中心频率和带宽进行有效的控制，通过改变缺陷地的相关参数可以有效的改变滤波器的中心频率和通带宽度，通过调整谐振器中的枝节长度来控制双通带滤波器两通带之间的相对位置，通过改变谐振器之间的缝隙宽度，接地孔的大小以及改变馈线的位置可以改变滤波器零点的位置，继而提高频率选择性；

再次，在本发明的双通带滤波器中，两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器的传输线之间形成电磁耦合、接地通孔和两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器之间形成磁耦合，实践证明，该结构可以在滤波器通带附近产生4个传输零点，传输零点的产生可以提高滤波器的频率选择特性和频带间的隔离特性；

再次，本发明的双通带滤波器为平面结构，通过将传统阶梯阻抗谐振器换为加载枝节环形阶梯阻抗谐振器，且将置于环内的加载枝节设计为螺旋线结构，进一步提高了空间利用率，减少了电路尺寸；

最后，本发明的双通带滤波器结构简单，易于加工。

附图说明

图1为本发明的新型双通带带通滤波器的结构示意图；

图2为本发明的新型双通带带通滤波器金属地板的结构示意图；

图3为实施例中的双通带带通滤波器的频率响应曲线。

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所示，本实施例中的双通带滤波器包括设有接地通孔11的介质基片1、位于介质基片1上表面的主线路2和位于介质基片下表面的金属地板3；主线路2由两个呈轴对称分布的加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21、21’级连而成，两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21、21’通过接地通孔11相连并实现接地，加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21、21’上分别连接输入/输出馈线4、4’；加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21包括短路高阻抗传输线211、连接在高阻抗传输线上的闭合环212和嵌入在环内的开路传输线213；加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21’包括短路高阻抗传输线211’、连接在高阻抗传输线上的闭合环212’和嵌入在环内的开路传输线213’，其中，环形阶梯阻抗谐振器211与211’之间、环形阶梯阻抗谐振器211与加载枝节开路传输线212、环形阶梯阻抗谐振器211’与加载枝节开路传输线212’形成电磁稠合，接地通孔11提供磁耦合，所形成的电磁耦合是形成带通滤波器的关键。电磁耦合的强度决定着滤波器的带宽、通带内插入损耗的大小及滤波器频率选择性；滤波器中心频率则主要由加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21、21’决定，通过控制加载开路传输线的加载位置和长度可以对滤波器的中心频率和带宽进行有效的控制，如图2所示，通过在金属地板3采用缺陷地的方法更改其相关参数可以有效的改变滤波器第二通带的中心频率和通带宽度，通过调整谐振器中的枝节长度来控制双通带滤波器两通带之间的相对位置，通过改变谐振器之间的缝隙宽度，接地孔的大小以及改变馈线的位置可以改变滤波器零点的位置，继而提高频率选择性。

由上述加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21或21’的结构可知，本实施例中的加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21或21’是通过在传统的四分之一波长阶梯阻抗谐振器的结构上加载一个开路传输线，并用环形阶梯阻抗谐振器来替代传统的四分之一波长阶梯阻抗谐振器来实现。其中，高阻抗传输线211或211’和闭合环212或212’构成环形阶梯阻抗谐振器。

对于环形阶梯阻抗谐振器，设定其短路高阻抗线211或211’的特征阻抗及电长度分别为Z1、θ1，闭合环212或212’的特征阻抗及电长度分别为Z2、θ2，和阻抗比K＝Z2/Z1，由谐振条件可知：

K＝Z2/Z1＝tanθ1*tanθ2 (1)

对于本实施例中的加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21或21’，设所加载枝节微带线输线213或213’的特征阻抗及电长度分别为Z3、θ3，令Z1＝Z3，，则由谐振条件可知：

K＝Z2/Z1＝(cotθ1-tanθ3)/tanθ2(2)

由式(1)、(2)可以看出，相比传统环形阶梯阻抗谐振器，本实施例中的加载枝节环形阶梯阻抗谐振器21或21’多一个设计变量，因此，其设计更加灵活，进一步地，由该加载枝节环形阶梯阻抗谐振器构成的双通带滤波器的设计也将更加灵活。

为了提高空间利用率，最大限度的滤波器尺寸，开路传输线213和213’均为螺旋高阻抗传输线。

本实施例中的双通带滤波器的频率响应曲线如图3所示，图中的曲线S11为信号端口反射的特性曲线，曲线S21为信号的传输特性曲线。由图可知，第一通带的中心频率是2.34GHz，其3dB带宽为15.2％，满足WLAN系统的要求，插入损耗为0.87dB，回波损耗大于27.4dB，该通带在1.71GHz和3.19GHz处产生两个传输零点，分别为TZ1、TZ2；第二通带的中心频率是5.38GHz，其3dB带宽为7.7％，满足WLAN系统的要求，插入损耗为1.33dB，回波损耗大于27.1dB，该通带在5.83GHz和6.79GHz处产生两个传输零点，分别为TZ3、TZ4，传输零点极大的提高了滤波器的频率选择性和通带间的隔离性。

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 (4)

1.一种新型双通带滤波器，包括设有接地通孔的介质基片、位于介质基片上表面的主线路和位于介质基片下表面的金属地板，所述主线路由两个呈轴对称分布的环形阶梯阻抗谐振器级连而成，两个加载枝节环形阶梯阻抗谐振器通过接地通孔相连，两个环形阶梯阻抗谐振器上分别连接输入、输出馈线，其特征在于：所述每个环形阶梯阻抗谐振器的环内均嵌入有开路传输线。

2.按权利要求1所述新型双通带滤波器，其特征在于，所述开路传输线为螺旋结构。

3.按权利要求1所述新型双通带滤波器，其特征在于，所述金属地具有缺陷地结构。

4.按权利要求1-3任一所述新型双通带滤波器，其特征在于，所述开路传输线为高阻抗传输线。