CN107464969A - 一种传输零点可控的微带低通滤波器 - Google Patents

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黄文�
谭菲
阮巍
王斌
任仪
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Abstract

本发明涉及一种传输零点可控的微带低通滤波器，属于微波技术领域。该滤波器包含介质板，所述介质板的一个表面上设置有金属微带，另一个表面上设置有金属地，所述金属微带包含信号输入端，信号输出端，微带短折叠线，微带长折叠线，微带细传输线和微带矩形开路支节；所述信号输入端，微带短折叠线，微带长折叠线以及信号输出端相互连接形成滤波器的主传输电路；所述微带矩形开路支节通过所述微带细传输线与所述主传输电路连接。本发明采用在主传输线上加载微带开路支节和微带细传输线组成的串联谐振电路的形式，能够在阻带内引入一个传输零点，这使得滤波器具有较好的带外抑制和阻带特性。

Description

一种传输零点可控的微带低通滤波器
技术领域
本发明属于微波技术领域，涉及一种传输零点可控的微带低通滤波器。
背景技术
微波滤波器是无线通信中的一种重要器件，具有抑制干扰信号的作用。低通滤波器是使低频带内的信号通过,而对频带以外的信号进行抑制的重要功能器件。它应用广泛,结构类型繁多。近年来,微波系统的设计越来越复杂,对微波滤波器的指标要求也越来越高,传统的设计方法已经不能满足设计的要求。
在微带低通滤波器设计中常采用阶梯阻抗传输线结构,通过调节高阻抗线和低阻抗线之间的阻抗比来实现滤波的功能。在介质基板确定的情况下,微带线的阻抗主要取决于其线宽。由于工艺水平的限制,微带线的宽度不能过小,否则不能加工实现。因此,采用这种方法设计低通滤波器有一定的局限性。同时，在设计过程中采用的Richards变换和Kuroda法则引入了八分之一的传输线，不利于滤波器的小型化。另外，阻带内的传输零点不能进行频点的调节。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种传输零点可控的微带低通滤波器，以解决现有技术中低通滤波器结构复杂、加工困难、尺寸偏大、阻带内传输零点不能调频点等问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种传输零点可控的微带低通滤波器，包含介质板，所述介质板的一个表面上设置有金属微带，另一个表面上设置有金属地，所述金属微带包含信号输入端，信号输出端，微带短折叠线，微带长折叠线，微带细传输线和微带矩形开路支节；
所述信号输入端，微带短折叠线，微带长折叠线以及信号输出端相互连接形成滤波器的主传输电路；
所述微带矩形开路支节通过所述微带细传输线与所述主传输电路连接。
进一步，所述微带短折叠线的数量为2，并连接于所述微带长折叠线的两端。
进一步，所述信号输入端，所述信号输出端，所述两段微带短折叠线和所述微带长折叠线的中心线在一条直线上。
进一步，所述微带细传输线的数量为4，其中的两根微带细传输线设置于所述信号输入端与微带短折叠线之间，另外两根设置于所述信号输出端与微带短折叠线之间。
进一步，所述微带矩形开路支节的数量为4，分别与所述微带细传输线连接。
本发明的有益效果在于：本发明采用在主传输线上加载微带开路支节和微带细传输线组成的串联谐振电路的形式，这种结构能够在阻带内引入一个传输零点,这使得滤波器具有较好的带外抑制和阻带特性；另一方面，本发明的低通滤波器采用主传输线上加载微带开路支节的形式，而矩形开路支节可等效为电容，能使电路具有慢波效应，有助于减小电路尺寸，实现低通滤波器的小型化。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的等效电路示意图；
图3是本发明实施例的结构示意图；
图4是本发明具体实施例的S参数曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明的一种传输零点可控的微带低通滤波器，包括介质板7，介质板的一个表面上设有金属微带，另一个表面上设有金属地。金属微带部分包括信号输入端口1，信号输出端口6，两段微带短折叠线2，一段微带长折叠线5，四段微带细传输线3，四个微带矩形开路支节4。
主传输线由信号输入端口1，信号输出端口6，和两段微带短折叠线2，及一段微带长折叠线5组成。信号输入端口1，信号输出端口6，和两段微带短折叠线2，及一段微带长折叠线5的中心线在一条直线上。四个微带矩形开路支节4分别通过一段微带细传输线3，与主传输线相连接。
如图2所示，为本发明提供的微波低通滤波器的等效电路图，其中微带矩形开路支节4等效为一个电容，微带细传输线3等效为一个电感。因此微带矩形开路支节4与微带细传输线3的连接，等效于一个电容和一个电感组成的串联谐振电路。其串联谐振电路的谐振频率点即为微带滤波器的传输零点所在的频点。
串联谐振电路的谐振频率点的计算公式为：
其中，f0为串联谐振电路的谐振频率，Lp1为串联谐振电路的电感，Cpt1为串联谐振电路的电容。
通过调整微带矩形开路支节4的长度、宽度，微带细传输线3的长度、宽度，来改变串联谐振电路的谐振频点，从而改变微带低通滤波器的产生传输零点时对应的频率点。
下面结合具体实施例对本发明进行进一步介绍
如图3所示，本实施例为3dB截止频率为1.8GHz的微带低通滤波器。把整个微带低通滤波器结构制作在国产聚四氟乙烯介质基片上，基片相对介电常数2.65，基片厚度1mm，微波低通滤波器电路尺寸为21.7mm×17.2mm，具体电路各部分尺寸如表1中所示。
表1微带滤波器样品各部分参数(单位：mm)
结构名称 符号 尺寸
端口微带线长度 L1 4
微带短折叠线的纵向长度 L2 1.6
微带矩形开路支节的横向长度 L3 5.05
微带长折叠线的纵向长度 L4 3.6
微带细传输线的长度 L5 3.2
端口微带线宽度 W1 2.72
微带折叠线的宽度 W2 0.4
微带矩形开路支节的纵向长度 W3 5.2
微带细传输线的宽度 W4 0.4
微带矩形开路支节之间的距离 D1 7.1
通过仿真软件可得，矩形开路支节的Cpt1＝1.03pF，Lp1＝1.88nH，可计算出矩形开路支节与微带细传输线组成的谐振电路的谐振频率为3.62GHz。
该滤波器的S参数曲线图如图4中所示，图中|S11|表示滤波器反射系数的模值，|S21|表示滤波器传输系数的模值。从图中可见，微带低通滤波器在3.62GHz处有一个传输零点，证实了滤波器的传输零点可由矩形开路支节与微带细传输线组成的谐振电路的谐振频率点决定。
从S参数曲线图可以看出，在通带范围内，插入损耗小于1dB，回波损耗大于10dB，3dB截止频率为1.8GHz，过渡带从1.5GHz到2.1GHz。本实施例低通滤波器具有良好的低通滤波特性。
滤波器各部分的设计参数直接影响和最终决定滤波器的总体效果和性能。为了满足工程应用中的需要，通过改变矩形开路支节的长度和宽度，微带细传输线的长度和宽带，可以实现滤波器的阻带内传输零点频率的改变。根据使用的基板介电常数和厚度的不同，矩形开路支节和微带短折叠线、微带长折叠线的尺寸设计可以相应地变化。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种传输零点可控的微带低通滤波器，包含介质板，其特征在于：所述介质板的一个表面上设置有金属微带，另一个表面上设置有金属地，所述金属微带包含信号输入端，信号输出端，微带短折叠线，微带长折叠线，微带细传输线和微带矩形开路支节；
所述信号输入端，微带短折叠线，微带长折叠线以及信号输出端相互连接形成滤波器的主传输电路；
所述微带矩形开路支节通过所述微带细传输线与所述主传输电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种传输零点可控的微带低通滤波器，其特征在于：所述微带短折叠线的数量为2，并连接于所述微带长折叠线的两端。
3.根据权利要求1和2所述的一种传输零点可控的微带低通滤波器，其特征在于：所述信号输入端，所述信号输出端，所述两段微带短折叠线和所述微带长折叠线的中心线在一条直线上。
4.根据权利要求1所述的一种传输零点可控的微带低通滤波器，其特征在于：所述微带细传输线的数量为4，其中的两根微带细传输线设置于所述信号输入端与微带短折叠线之间，另外两根设置于所述信号输出端与微带短折叠线之间。
5.根据权利要求1和4所述的一种传输零点可控的微带低通滤波器，其特征在于：所述微带矩形开路支节的数量为4，分别与所述微带细传输线连接。
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