CN108123193A - 一种t型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；所述上层微带结构包括第一平行耦合线网络、中间短路枝节加载的谐振器、T型源负载耦合网络和第二平行耦合线网络。本发明采用T型网络实现源负载耦合，通过外加电压可控制T型网络中的变容二极管的容值大小，实现源负载耦合的电调特性，从而实现带外传输零点的可调，可以提供具有不同通带选择性和阻带抑制特性的滤波性能。
Description
技术领域
本发明属于无线通信中的射频滤波器技术领域，更进一步说是，涉及一种基于T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器。
背景技术
随着4G技术的不断成熟，5G技术的孕育和发展，现代通信技术对于硬件的要求日益提高。由于通信频率的迅速提高，电磁干扰的频率也越来越高，干扰频率通常会达到GHz，甚至几百GHz以上。由于电压或电流的频率越高，越容易产生辐射，正是这些频率很高的干扰信号导致了辐射干扰的问题日益严重。因此，为了在复杂信号中提取有效信号，降低无效信号干扰，迫切需要一种能对辐射干扰的高频信号有较大的衰减的滤波器出现。作为射频滤波器的关键技术指标之一，如何提高通带的选择性成为许多专家学者研究的热点问题。
优化滤波器选择性目前主要设计方法包括：1、使用阶数更高的滤波器结构。此类滤波器可以通过两个或多个滤波器级联而成，但是所设计的滤波器尺寸过大，同时滤波器的插损也会随级联的个数的增多而增大，不利于实现系统的小型化。
2、优化电路结构，采用更复杂的谐振腔结构。专利号为CN106410335D发明专利提出一种五边形基片集成滤波器利用五个谐振腔之间的交叉耦合使信号传输出现传输零点，有效抑制带外损耗。3、使用源负载耦合形成交叉耦合结构。专利号CN 103378387A提出的带通滤波器在输入输出馈电之间引入一种弱耦合，使得通带附近产生两个传输零点，提高了频率选择性。但是这样的弱耦合结构在电路固定之后无法改变，也就不能根据实际需要改变通带选择性。
发明内容
本发明目的是针对现有背景技术的不足，提供一种基于T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器，通过外部电压的调节实现源负载耦合的电调特性,从而实现带外传输零点和阻带抑制特性的电调控制，极大的提高滤波器的选择性和良好的带外抑制。
本发明采用的技术方案是：一种T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器，包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；所述上层微带结构包括第一平行耦合线网络、中间短路枝节加载的谐振器、T型源负载耦合网络和第二平行耦合线网络；所述第一平行耦合线由第一均匀传输线和第二均匀传输线组成，第三均匀传输线的一端与第一输入/输出端口相连，另一端与第一平行耦合线中的第一均匀传输线相连；所述第二平行耦合线由第四均匀传输线和第五均匀传输线组成，第二平行耦合线中的第四均匀传输线的一端与第六均匀传输线的一端相连，第六均匀传输线的另一端与第二输入/输出端口相连；中间短路枝节结构的谐振器由第二均匀传输线、第五均匀传输线、第七均匀传输线、第八均匀传输线组成，其中第二均匀传输线、第七均匀传输线、第八均匀传输线相互连接构成半波长谐振腔，第八均匀传输线的一端与第七均匀传输线的中间点连接，另一端通过金属过孔短路接地；T型源负载耦合网络由第九均匀传输线、第十均匀传输线、第十一均匀传输线、电容C1、电容C2、一个变容二极管D1及金属短路过孔组成，其中第九均匀传输线的一端与第一均匀传输线相连接，另一端与电容C1相连，第十均匀传输线的一端与电容C1相连，另一端与电容C2相连，第十一均匀传输线一端与第四传输线相连，另一端与电容C2相连，变容二极管D1一端与第十均匀传输线的中间点相连，另一端通过金属短路过孔短路接地。
作为优选，所述第一输入/输出端口网络与第二输入/输出端口网络处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于第七均匀传输线与第八均匀传输线的交点；第一均匀传输线与第二均匀传输线平行，第四均匀传输线和第五均匀传输线平行。
本发明T型源负载耦合网络中变容二极管D1正极与接地过孔十三连接，负极与均匀传输线十一连接。所述T型源负载耦合网络中电容C1、电容C2为T型网络的组成部分，同时也用来阻隔直流电源。所述基于T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器的源负载交叉耦合是通过T型源负载耦合网络实现，可以通过在均匀传输线十一和金属短路过孔十三之间接入直流电源，利用外加电压控制变容管的容值大小，从而改变T型源负载耦合强度，实现传输零点的可调特性，改变通带的选择性和阻带抑制特性。
本发明采用T型网络实现源负载耦合，通过外加电压可控制T型网络中的变容二极管的容值大小，实现源负载耦合的电调特性，从而实现带外传输零点的可调，可以提供具有不同通带选择性和阻带抑制特性的滤波性能。
本发明的有益效果：1、传输零点可调。本发明采用含有变容二极管的T型电路网络实现源负载耦合，通过实际外加电压的改变，可以改变T型电路中变容二极管的电容容值，从而实现源负载耦合强度的调节，实现传输零点的可调特性。2、高频率选择特性。通过源负载耦合的传输零点可调可以得到不同状态下的传输零点分布，提供不同的阻带抑制特性，实现高频率选择性能。3、可移植性强。本发明所提出的T型源负载耦合网络可以移植应用到其他传统滤波器的源、负载之间获得选择性的提高和带外抑制的控制。4、低成本。该发明所设计的滤波器结构仅由单层介质板外加上下两层金属面构成，因此可以采用传统的PCB加工工艺，板材成本和加工成本低。
附图说明
图1是本发明传输零点可电调带通滤波器的结构示意图；
图2是本发明传输零点可电调带通滤波器的上层微带结构示意图；
图3是本发明传输零点可电调带通滤波器在不同直流电压下的传输系数示意图
图4是本发明传输零点可电调带通滤波器在不同直流电压下的反射系数示意图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明中的基于源负载耦合的传输零点可电调带通滤波器结构包括第一输入/输出端口1、第二输入/输出端口2、中间层介质基板及介质板上、下两面金属面电路结构。
滤波器介质板上层金属面电路结构如图2所示，由第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板组成；所述上层微带结构包括第一平行耦合线网络、中间短路枝节加载的谐振器、T型源负载耦合网络和第二平行耦合线网络；所述第一平行耦合线由第一均匀传输线3和第二均匀传输线4组成，第三均匀传输线14的一端与第一输入/输出端口相连，另一端与第一平行耦合线中的第一均匀传输线3相连；所述第二平行耦合线由第四均匀传输线6和第五均匀传输线7组成，第二平行耦合线中的第四均匀传输线6的一端与第六均匀传输线5的一端相连，第六均匀传输线5的另一端与第二输入/输出端口相连；中间短路枝节结构的谐振器由第二均匀传输线4、第五均匀传输线7、第七均匀传输线8、第八均匀传输线9组成，其中第二均匀传输线4、第五均匀传输线7、第七均匀传输线8相互连接构成半波长谐振腔，第八均匀传输线9的一端与第七均匀传输线8的中间点连接，另一端通过金属过孔短路接地；T型源负载耦合网络由第九均匀传输线10、第十均匀传输线11、第十一均匀传输线12、电容C1、电容C2、一个变容二极管D1及金属短路过孔13组成，其中第九均匀传输线10的一端与第一均匀传输线3相连接，另一端与电容C1相连，第十均匀传输线11的一端与电容C1相连，另一端与电容C2相连，第十一均匀传输线12一端与第五均匀传输线6相连，另一端与电容C2相连，变容二极管D1一端与第十均匀传输线11的中间点相连，另一端通过金属短路过孔13短路接地；
本发明实施例中的滤波器所采用的介质基板为Rogers RT/duroid 4003，厚度为0.508mm，金属铜箔厚度为0.02mm。电容C1和电容C2为隔直电容，取0.3pf。变容二极管D1使用JDV2S71E型号二极管实现。外部直流电压源正极与第十均匀传输线11连接，电压源负极与金属短路过孔13连接。通过外部直流电压源的调节控制变容二极管D1容值大小，从而控制T型网络的源负载耦合强度。
如图3所示，本发明实施例中的滤波器在不同外加电压下的传输系数曲线示意图。通带两侧各有一个传输零点，当外加电压从5v变化到13V时，传输零点均靠近通带，通带选择性得到改善，但随之阻带抑制效果有所弱化。图4是本发明传输零点可电调带通滤波器在不同直流电压下的反射系数示意图，外部电压在电调控制源负载耦合时基本不改变通带内的反射特性。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (2)
1.一种T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器，其特征在于：包括第一输入/输出端口、第二输入/输出端口、中间层介质基板、设置在中间层介质基板上表面的上层微带结构和设置在中间层介质基板底面的底层金属地板；所述上层微带结构包括第一平行耦合线网络、中间短路枝节加载的谐振器、T型源负载耦合网络和第二平行耦合线网络；所述第一平行耦合线由第一均匀传输线和第二均匀传输线组成，第三均匀传输线的一端与第一输入/输出端口相连，另一端与第一平行耦合线中的第一均匀传输线相连；所述第二平行耦合线由第四均匀传输线和第五均匀传输线组成，第二平行耦合线中的第四均匀传输线的一端与第六均匀传输线的一端相连，第六均匀传输线的另一端与第二输入/输出端口相连；中间短路枝节结构的谐振器由第二均匀传输线、第五均匀传输线、第七均匀传输线、第八均匀传输线组成，其中第二均匀传输线、第七均匀传输线、第八均匀传输线相互连接构成半波长谐振腔，第八均匀传输线的一端与第七均匀传输线的中间点连接，另一端通过金属过孔短路接地；T型源负载耦合网络由第九均匀传输线、第十均匀传输线、第十一均匀传输线、电容C1、电容C2、一个变容二极管D1及金属短路过孔组成，其中第九均匀传输线的一端与第一均匀传输线相连接，另一端与电容C1相连，第十均匀传输线的一端与电容C1相连，另一端与电容C2相连，第十一均匀传输线一端与第四传输线相连，另一端与电容C2相连，变容二极管D1一端与第十均匀传输线的中间点相连，另一端通过金属短路过孔短路接地。
2.根据权利要求1所述的一种T型源负载耦合的传输零点可调带通滤波器，其特征在于：所述第一输入/输出端口网络与第二输入/输出端口网络处于同一水平线上，且关于中间轴线对称，中间轴线位于第七均匀传输线与第八均匀传输线的交点；第一均匀传输线与第二均匀传输线平行，第四均匀传输线和第五均匀传输线平行。
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2018
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