CN108306082B - 一种基于腔体的滤波巴伦 - Google Patents

Abstract

一种基于腔体的滤波巴伦，其中，包括腔体谐振器，腔体谐振器相对两侧的分别设有输入端PCB板和输出端PCB板，输入端PCB板靠近腔体谐振器侧面的一侧设有输入端槽线，其另一侧设有输入端微带线，腔体谐振器上设有输入端PCB板的侧壁上与输入端槽线对应的位置设有与输入端槽线完全对应的第一槽孔；输出端PCB板靠近腔体谐振器侧面的一侧设有输出端槽线，其另一侧设有输出端微带线，腔体谐振器上设有输出端PCB板的侧壁上与输出端槽线对应的位置设有与输出端槽线完全对应的第二槽孔。本发明的滤波巴伦主体是腔体谐振器，增加了品质因素，减小了插损，同时利用了腔体谐振器中的两个谐振模式，在单腔的结构中实现了双极点的通带要求，减小了电路尺寸。

Description

一种基于腔体的滤波巴伦

技术领域

本发明涉及滤波巴伦电路技术领域，更具体地，涉及一种基于腔体的滤波巴伦。

背景技术

随着现代通信系统的不断更新换代，无线通信技术的飞速发展对射频前端电路元器件提出了更严格的要求，小型化，低损耗等指标成为了现今评定元器件优劣的重要参数。其中，电路的融合设计不仅可以将多种器件的功能集成在单个电路中，减小了电路尺寸的同时还能避免因器件级联带来的损耗。

滤波器和巴伦在射频领域都起着重要的作用。在过去的科学研究中，滤波器和巴伦的融合设计研究广泛，借此来减小整个电路尺寸的设计被普遍运用。滤波巴伦同时具有了频带选择性和不平衡到平衡信号的转化的两个功能。目前已经研究出了大量的三端口滤波巴伦，在印刷电路板、低温共烧陶瓷技术、基片集成波导技术、介质谐振器技术等加工技术都在被使用。

然而上诉技术存在谐振器的品质因素不高、插损大等缺陷使得设计出来的滤波巴伦在很多实际应用中受到限制。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于腔体的滤波巴伦。本发明的滤波巴伦主体是腔体谐振器，增加了品质因素，减小了插损，同时利用了腔体谐振器中的两个谐振模式，在单腔的结构中实现了双极点的通带要求，减小了电路尺寸。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于腔体的滤波巴伦，其中，包括腔体谐振器，所述腔体谐振器相对两侧的外侧面上分别设有输入端PCB板和输出端PCB板，所述输入端PCB板靠近所述腔体谐振器侧面的一侧设有输入端槽线，输入端PCB板的另一侧设有与所述输入端槽线配合的输入端微带线，输入端微带线和输入端槽线用于信号的输入，输入端PCB板、输入端槽线和输入端微带线即组成输入端馈电网络。所述腔体谐振器上设有输入端PCB板的侧壁上与所述输入端槽线对应的位置设有与所述输入端槽线的形状和大小完全对应的第一槽孔，第一槽孔用于信号从输入端微带线传入腔体谐振器内部产生谐振。所述输出端PCB板靠近所述腔体谐振器侧面的一侧设有输出端槽线，输出端PCB板的另一侧设有与所述输出端槽线配合的输出端微带线，输出端PCB板、输出端槽线和输出端微带线即组成输出端馈电网络。所述腔体谐振器上设有输出端PCB板的侧壁上与所述输出端槽线对应的位置设有与所述输出端槽线的形状和大小完全对应的第二槽孔，第二槽孔用于信号从腔体谐振器内传到输出PCB馈电网络。

本发明中，所述输入端槽线的个数为一个，所述输出端槽线的个数为两个，分别为第一输出端槽线和第二输出端槽线，且第一输出端槽线和第二输出端槽线平行，这样，输出端槽线可以接收等幅的多种模式的信号；所述输入端微带线的个数为一个，所述输出端微带线的个数为两个，分别为第一输出端微带线和第二输出端微带线，所述第一输出端微带线和第二输出端微带线呈中心对称，这样，输出端微带线可以接受等幅反相的电流，即输出端PCB板可以输出等幅反相的信号。

进一步的，所述输入端PCB板包括输入端介质基板以及设在输入端介质基板靠近所述腔体谐振器的一侧侧面上的输入端金属地，所述输入端槽线设在所述输入端金属地上，所述输入端微带线设在所述输入端介质基板远离所述腔体谐振器的一侧侧面上。所述输出端PCB板包括输出端介质基板以及设在输出端介质基板靠近所述腔体谐振器的一侧侧面上的输出端金属地，所述输出端槽线设在所述输出端金属地上，所述输出端微带线设在所述输出端介质基板远离所述腔体谐振器的一侧侧面上，所述输入端介质基板和输出端介质基板的介电常数均为2.55。

进一步的，所述输入端槽线与水平方向成一定夹角θ倾斜，这样，控制输入端槽线的倾斜角度，就可以馈入多种模式，增加了该滤波巴伦的带宽。所述第一输出端槽线和第二输出端槽线均与水平方向成一定夹角θ倾斜，所述输入端槽线与所述输出端槽线的倾斜方向相反，这样，输出端槽线可以接收等幅的多种模式的信号。

进一步的，所述输入端微带线位于所述输入端PCB板的中间位置，所述输入端微带线的一端与所述输入端PCB板底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述输入端槽线交错，并越过输入端槽线；所述第一输出端微带线的一端与所述输出端PCB板的底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述第一输出端槽线交错，并越过第一输出端槽线；所述第二输出端微带线的一端与所述输出端PCB板的顶端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向下延伸与所述第二输出端槽线交错，并越过第二输出端槽线。

进一步的，所述输入端微带线和输出端微带线的特性阻抗均为50Ω。

本发明中，所述腔体谐振器的材质为镀银铝。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明利用了腔体谐振器本身谐振模式的特性，等幅反相的信号能够被两个输出端槽线有效激励和提取。

本发明利用微带馈电的方式，通过控制输入端槽线的倾斜角度，可以激励多种模式，在单腔的结构中实现了双极点的通带要求，减小了电路尺寸。

本发明的滤波巴伦既能保证滤波特性同时又有巴伦不平衡到平衡信号的转换能力，具有较低的插入损耗、较好的通带选择性以及较高的输出信号幅度平衡与相位反向特性。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的输入端PCB板的外侧面结构示意图。

图3是本发明的输入端PCB板的内侧面结构示意图。

图4是本发明的腔体谐振器的结构示意图。

图5是本发明的输出端PCB板的外侧面结构示意图。

图6是本发明的输出端PCB板的内侧面结构示意图。

图7是本发明滤波巴伦实施例的频率响应特性曲线图。

图8是本发明滤波巴伦实施例的输出端口的平衡特性曲线图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1到图6所示，一种基于腔体的滤波巴伦，其中，包括腔体谐振器1，所述腔体谐振器1相对两侧的外侧面上分别设有输入端PCB板2和输出端PCB板3，所述输入端PCB板2靠近所述腔体谐振器1侧面的一侧设有输入端槽线4，输入端PCB板2的另一侧设有与所述输入端槽线4配合的输入端微带线5，输入端微带线5和输入端槽线4用于信号的输入，输入端PCB板2、输入端槽线4和输入端微带线5即组成输入端馈电网络。所述腔体谐振器1上设有输入端PCB板2的侧壁上与所述输入端槽线4对应的位置设有与所述输入端槽线4的形状和大小完全对应的第一槽孔，第一槽孔用于信号从输入端微带线5传入腔体谐振器1内部产生谐振。所述输出端PCB板3靠近所述腔体谐振器1侧面的一侧设有输出端槽线6，输出端PCB板3的另一侧设有与所述输出端槽线6配合的输出端微带线7，输出端PCB板3、输出端槽线6和输出端微带线7即组成输出端馈电网络。所述腔体谐振器1上设有输出端PCB板3的侧壁上与所述输出端槽线6对应的位置设有与所述输出端槽线6的形状和大小完全对应的第二槽孔，第二槽孔用于信号从腔体谐振器1内传到输出PCB馈电网络。

本实施例中，所述输入端槽线4的个数为一个，所述输出端槽线6的个数为两个，分别为第一输出端槽线61和第二输出端槽线62，且第一输出端槽线61和第二输出端槽线62平行，这样，输出端槽线6可以接收等幅的多种模式的信号；所述输入端微带线5的个数为一个，所述输出端微带线7的个数为两个，分别为第一输出端微带线71和第二输出端微带线72，所述第一输出端微带线71和第二输出端微带线72呈中心对称，这样，输出端微带线7可以接受等幅反相的电流，即输出端PCB板3可以输出等幅反相的信号。

本实施例中，所述输入端PCB板2包括输入端介质基板以及设在输入端介质基板靠近所述腔体谐振器1的一侧侧面上的输入端金属地，所述输入端槽线4设在所述输入端金属地上，所述输入端微带线5设在所述输入端介质基板远离所述腔体谐振器1的一侧侧面上。所述输出端PCB板3包括输出端介质基板以及设在输出端介质基板靠近所述腔体谐振器1的一侧侧面上的输出端金属地，所述输出端槽线6设在所述输出端金属地上，所述输出端微带线7设在所述输出端介质基板远离所述腔体谐振器1的一侧侧面上，所述输入端介质基板和输出端介质基板的介电常数均为2.55。

如图1到图6所示，所述输入端槽线4与水平方向成一定夹角θ倾斜，这样，控制输入端槽线4的倾斜角度，就可以馈入多种模式，增加了该滤波巴伦的带宽。所述第一输出端槽线61和第二输出端槽线62均与水平方向成一定夹角θ倾斜，所述输入端槽线4与所述输出端槽线6的倾斜方向相反，这样，输出端槽线6可以接收等幅的多种模式的信号。

如图2到图6所示，所述输入端微带线5位于所述输入端PCB板2的中间位置，所述输入端微带线5的一端与所述输入端PCB板2底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述输入端槽线4交错，并越过输入端槽线4；所述第一输出端微带线71的一端与所述输出端PCB板3的底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述第一输出端槽线61交错，并越过第一输出端槽线61；所述第二输出端微带线72的一端与所述输出端PCB板3的顶端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向下延伸与所述第二输出端槽线62交错，并越过第二输出端槽线62。

本实施例中，所述输入端微带线5和输出端微带线7的特性阻抗均为50Ω。

本实施例中，所述腔体谐振器1的材质为镀银铝。

如图2到图6所示，对本实施例中的滤波巴伦进行仿真测试，测试采用的各项参数如下：输入端PCB板2和输出端PCB板3的宽度L1为64.6mm，高度W1为66.6mm；输入端微带线5的长度L2为51.3mm，宽度W2为2.3mm；输入端槽线4的长度L3为43.4mm；腔体谐振器1底面和顶面的宽度L4为71.8mm；输出端微带线7的长度L5为51.3mm，宽度W5为2.3mm；输出端槽线6的长度L8为43.4mm；第一输出端微带线71和第二输出端微带线72距离输出端PCB板3上与它们各自较近的一侧边缘的距离L6为22.6mm；输入端槽线4和输出端槽线6与水平方向的夹角θ为38°；腔体谐振器1的壁厚D为4mm，腔体谐振器1采用的是材料是镀银铝；输入端介质基板和输出端介质基板的相对介电常数Er为2.55，厚度为0.8mm，介质损耗正切tan为0.003，测试结果如图7和图8所示，

图7中包含三曲线S11、S21、S31，该滤波巴伦工作于3.5G，拥有约为3.4%的3dB相对带宽，最小插入损耗为（3+1）dB，通带内回波损耗约为25dB，紧靠在通带下边频有一个传输零点，使得该滤波器的选择性好。图8描述了该滤波巴伦的两个输出端口之间良好的幅度平衡与相位差特性。在整个通带内，两个输出端口的幅度不平衡度小于0.1dB，相位差控制在180±0.3°的范围内。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，包括腔体谐振器(1)，所述腔体谐振器(1)相对两侧的外侧面上分别设有输入端PCB板(2)和输出端PCB板(3)，所述输入端PCB板(2)靠近所述腔体谐振器(1)侧面的一侧设有输入端槽线(4)，输入端PCB板(2)的另一侧设有与所述输入端槽线(4)配合的输入端微带线(5)，所述腔体谐振器(1)上设有输入端PCB板(2)的侧壁上与所述输入端槽线(4)对应的位置设有与所述输入端槽线(4)的形状和大小完全对应的第一槽孔；所述输出端PCB板(3)靠近所述腔体谐振器(1)侧面的一侧设有输出端槽线(6)，输出端PCB板(3)的另一侧设有与所述输出端槽线(6)配合的输出端微带线(7)，所述腔体谐振器(1)上设有输出端PCB板(3)的侧壁上与所述输出端槽线(6)对应的位置设有与所述输出端槽线(6)的形状和大小完全对应的第二槽孔；

所述输入端槽线(4)的个数为一个，所述输出端槽线(6)的个数为两个，分别为第一输出端槽线(61)和第二输出端槽线(62)，且第一输出端槽线(61)和第二输出端槽线(62)平行，所述输入端槽线(4)与水平方向成一定夹角θ倾斜，所述第一输出端槽线(61)和第二输出端槽线(62)均与水平方向成一定夹角θ倾斜，所述输入端槽线(4)与所述输出端槽线(6)的倾斜方向相反；

所述输入端微带线(5)的个数为一个，所述输出端微带线(7)的个数为两个，分别为第一输出端微带线(71)和第二输出端微带线(72)，所述第一输出端微带线(71)和第二输出端微带线(72)呈中心对称；所述输入端微带线(5)位于所述输入端PCB板(2)的中间位置，所述输入端微带线(5)的一端与所述输入端PCB板(2)底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述输入端槽线(4)交错，并越过输入端槽线(4)；所述第一输出端微带线(71)的一端与所述输出端PCB板(3)的底端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向上延伸与所述第一输出端槽线(61)交错，并越过第一输出端槽线(61)；所述第二输出端微带线(72)的一端与所述输出端PCB板(3)的顶端边缘平齐，另一端沿着竖直方向向下延伸与所述第二输出端槽线(62)交错，并越过第二输出端槽线(62)。

2.根据权利要求1所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述输入端PCB板(2)包括输入端介质基板以及设在输入端介质基板靠近所述腔体谐振器(1)的一侧侧面上的输入端金属地，所述输入端槽线(4)设在所述输入端金属地上，所述输入端微带线(5)设在所述输入端介质基板远离所述腔体谐振器(1)的一侧侧面上。

3.根据权利要求2所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述输入端介质基板的介电常数为2.55。

4.根据权利要求1所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述输出端PCB板(3)包括输出端介质基板以及设在输出端介质基板靠近所述腔体谐振器(1)的一侧侧面上的输出端金属地，所述输出端槽线(6)设在所述输出端金属地上，所述输出端微带线(7)设在所述输出端介质基板远离所述腔体谐振器(1)的一侧侧面上。

5.根据权利要求4所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述输出端介质基板的介电常数为2.55。

6.根据权利要求1所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述输入端微带线(5)和输出端微带线(7)的特性阻抗均为50Ω。

7.根据权利要求1所述的一种基于腔体的滤波巴伦，其特征在于，所述腔体谐振器(1)的材质为镀银铝。