CN108879042A - 一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，包括从上到下依次层叠设置的上层金属电路结构、中层介质基片、下层金属接地板，上层金属电路结构，其特征在于：上层金属电路结构包括环形谐振器、第一微扰开路枝节、第二微扰开路枝节、微扰金属枝节、第一馈线、第二馈线、第一端口、第二端口。可形成一个具有三个通带的滤波器，滤波器三个通带频率及通带相对带宽都可以调整，可以通过改变第一微扰开路枝节、第二微扰开路枝节的长度或者改变第一微扰开路枝节和第二微扰开路枝节之间的传输线长度来改变通带频率。
Description
技术领域
本发明涉及微波滤波器技术领域，具体涉及一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器。
背景技术
目前，在通信领域中，随着移动通信、卫星通信和雷达遥感技术的迅速发展，无线频谱日益拥挤，对通信系统中的射频滤波器提出了十分严苛的要求，包括小型化，高性能，轻重量，价格低廉以及易于集成等。单通带的滤波器，已经不能够完全满足无线通信的要求。飞速发展的通信新技术对无线通信系统中的设备也提出了更高的要求，如：尺寸更小、性能更高、成本更低以及易于集成的器件。带通滤波器作为无线通信系统中的一个关键器件，在微波系统中起到了重要的作用，其性能往往限制了整个通信系统质量的好坏。
小型化多通带的滤波器不仅可以完成多个频段的同时接收实现多功能集成，而且与传统的多个分离的滤波器相比，大大减小了滤波器的体积，进一步减小了整个无线通信系统的体积。因此，作为多频段、多功能通信系统中的关键部件，小型化的三通带滤波器的设计，对改善系统性能减小体积起到关键作用。
现有的三通带滤波器主要有以下几种方式来实现：
第一种是利用多个滤波器组合来设计，其中包括带通滤波器和带阻滤波器的组合、多个带通滤波器的组合等。该种三通带滤波器能独立的调整各个通带的工作频率，并且三个通带带宽等特性可以自由调节和设计，但是整体尺寸太大、成本高、不利于多频带通信系统的小型化发展。
第二种是基于多模谐振器的三通带滤波器，即将多个谐振器耦合形成三通带。其中包括阶梯阻抗谐振器三通带滤波器、加载开路枝节型三通带滤波器等。该种三通带滤波器的各通带带宽基本都是由相同的端耦合和谐振器间的耦合结构决定，导致各通带带宽之间的相互关联，因此各通带的带宽设计范围有限。第三种是由一组谐振器来实现三通带带通滤波器结构，即采用单一谐振器形成三通带滤波器。该种滤波器的谐振器同时工作在三个频率上，产生三个通带，但是三个频率是相互关联的，频率和带宽都难以控制。，进而使得谐振器(4)变得结构紧凑，实现小型化。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，具体技术方案如下：
一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：包括从上到下依次层叠设置的上层金属电路结构(1)、中层介质基片(2)、下金属接地板(3)，所述上层金属电路结构(1)，其特征在于：所述上层金属电路结构(1)包括谐振器(4)、第一微扰金属枝节(401)、第二微扰金属枝节(402)、第一微扰开路枝节(5)、第二微扰开路枝节(6)、第一馈线(7)、第二馈线(8)、第一端口(9)、第二端口(10)；
所述谐振器(4)、第一微扰开路枝节(5)、第二微扰开路枝节(6)、第一馈线(7)、第二馈线(8)、第一端口(9)和第二端口(10)组成滤波器；
所述谐振器(4)先由微波传输线构成的一个闭合的矩形结构，并将矩形结构的每条边中部向内折叠成凹槽，并保持谐振器(4)成为左右对称结构；
在所述谐振器(4)内部加载所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)，将所述谐振器(4)内任意两个对称设置的所述凹槽作为枝节安装部，在枝节安装部的外底两侧分别连接所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)；
所述第一微扰开路枝节(5)和所述第二微扰开路枝节(6)并排设置在所述谐振器(4)的底侧，且沿所述谐振器(4)的中心对称线左右对称设置；
所述第一微扰开路枝节(5)的一端和所述第二微扰开路枝节(6)的一端分别连接在所述谐振器(4)下部，所述第一馈线(7)的一端连接在所述第一端口(9)上，所述第二馈线(8)的一端端连接在所述第二端口(10)上；
所述第一馈线(7)与第一微扰开路枝节(5)通过缝隙平行耦合之后进行弯折，所述第一微扰开路枝节(5)的自由端和所述第一端口(9)平行放置，形成第一馈电结构，所述第二馈线(8)与第二微扰开路枝节(6)通过缝隙平行耦合之后进行弯折，所述第一微扰开路枝节(6)的自由端和所述第一端口(10)平行放置，形成第二馈电结构。
为更好的实现本发明，可进一步为：整个滤波器只存在一个由微波传输线弯折而成的谐振器(4)，且呈左右对称结构。
进一步为：所述凹槽为矩形凹槽。
进一步为：所述第一馈电结构和所述第二馈电结构左右对称设置。
进一步为：所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)具有相同结构参数。
本发明的有益效果为：本发明所述的微带三通带带通滤波器利用一个环形谐振器、第一微扰开路枝节、第二微扰开路枝节、两对金属开路枝节、第一馈线、第二馈线、第一端口、第二端口构成，可形成一个具有三个通带的滤波器，滤波器三个通带频率及通带相对带宽都可以调整，可以通过改变第一微扰开路枝节、第二微扰开路枝节的长度或者改变第一微扰开路枝节和第二微扰开路枝节之间的传输线长度来改变通带频率，而且频率选择性好、通带间隔离度高、插损低、阻带宽，同时，该微带三通带带通滤波器整体尺寸较小、结构紧凑，仅需要一个折叠的环形谐振器。
附图说明
图1是本发明所述的微带三通带带通滤波器的横截面示意图；
图2本发明所述微带三通带带通滤波器的上层金属电路结构示意图；
图3是本发明的微带三通带带通滤波器的散射参数随频率变化的仿真结果图；
图4为第一微扰开路枝节5和第二微扰开路枝节6的电长度变化对谐振频率的影响；
图5为环形多模谐振器在弱耦合条件下的谐振频率；
图中标记说明：上金属电路结构层(1)、介质基片(2)、下层金属层(3)、环形谐振器(4)、第一微扰金属开路枝节(401)、第二微扰金属开路枝节(402)、第一微扰开路枝节(5)、第二微扰开路枝节(6)、第一馈线(7)，第二馈线(8)、第一端口(9)、第二端口(10)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1至图3所示：一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，包括从上到下依次层叠设置的上层金属电路结构1、中层介质基片2、下层金属接地板3，上层金属电路结构1包括谐振器4、微扰金属枝节401、微扰金属枝节402、第一微扰开路枝节5、第二微扰开路枝节6、第一馈线7、第二馈线8、第一端口9、第二端口10；
谐振器4、第一微扰开路枝节5、第二微扰开路枝节6、第一馈线7、第二馈线8、第一端口9和第二端口10组成滤波器；
谐振器4先由微波传输线构成的一个闭合的矩形环形结构，并将矩形环结构的每条边中部向内折叠成凹槽，并保持谐振器4成为左右对称结构，进而使得谐振器4变得结构紧凑，实现小型化；
在谐振器4内部加载微扰金属枝节401和微扰金属枝节402，将谐振器4内左右两个对称设置的凹槽作为枝节安装部，在枝节安装部的外底的上侧连接第一微扰金属枝节401，在枝节安装部的下侧连接第二微扰金属枝节402；
第一微扰开路枝节5和第二微扰开路枝节6并排设置在谐振器4的底侧，且沿谐振器4的中心对称线左右对称设置；
第一微扰开路枝节5的一端和第二微扰开路枝节6的一端分别连接在谐振器4下部，第一馈线7的一端连接在第一端口9上，第二馈线8的一端端连接在第二端口10上；
第一馈线7与第一微扰开路枝节5通过缝隙平行耦合之后进行向上弯折，第一微扰开路枝节5的自由端和第一端口9平行放置，形成第一馈电结构，第二馈线8与第二微扰开路枝节6通过缝隙平行耦合之后进行弯折，第一微扰开路枝节6的自由端和第一端口10平行放置，形成第二馈电结构。
介质基片2可以采用多种规格的介质基板实现，介质基片2通常采用相对介电常数为3.5，金属厚度为0.035mm，厚度为0.508mm的基板制成，下金属层3形成参考地面。
如图4，第一微扰开路枝节5和第二微扰开路枝节6的电长度变化对谐振频率的影响和图5，环形多模谐振器在弱耦合条件下的谐振频率所示，通过调节第一微扰开路枝节5和第二微扰开路枝节6加载的长度，可以使得模式分裂或者简并，还可以控制传输零点的位置。
谐振器4通过第一微扰开路枝节5以及第二微扰开路枝节6微扰激励出一次简并模，二次简并模，三次简并模，通过调节第一微扰开路枝节5以及第二微扰开路枝节6的长度，可以使三种简并模式分裂成6个模式，一次简并模形成滤波器的第一个通带、二次简并模形成滤波器的第二通带、三次简并模形成滤波器的第三通带；同时，谐振器4和第一微扰开路枝节5以及第二微扰开路枝节6共同作用时，在第一通带，第二通带以及第三通带各自的左下边缘引入了一个传输零点，在第三通带的右下边缘也引入了一个传输零点。
本发明的微带三通带带通滤波器利用：上层金属电路结构层1、中层介质基片2、下层金属层3、谐振器4、第一微扰开路枝节5、第二微扰开路枝节6、微扰金属开路枝节401、微扰金属开路枝节402、第一馈线7，第二馈线8、第一端口9、第二端口10，可形成具有三个通带独立可调的滤波器，为了使微带三通带带通滤波器的性能更加稳定优良，在谐振器4内部加载了微扰金属开路枝节401和微扰金属开路枝节402。
Claims (5)
1.一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：包括从上到下依次层叠设置的上层金属电路结构(1)、中层介质基片(2)、下层金属接地板(3)，所述上层金属电路结构(1)，其特征在于：所述上层金属电路结构(1)包括谐振器(4)、第一微扰金属枝节(401)、第二微扰金属枝节(402)、第一微扰开路枝节(5)、第二微扰开路枝节(6)、第一馈线(7)、第二馈线(8)、第一端口(9)和第二端口(10)；
所述谐振器(4)、第一微扰开路枝节(5)、第二微扰开路枝节(6)、第一馈线(7)、第二馈线(8)、第一端口(9)和第二端口(10)组成滤波器；
所述谐振器(4)先由微波传输线构成的一个闭合的矩形结构，并将矩形结构的每条边中部向内折叠成凹槽，并保持谐振器(4)成为左右对称结构；
在所述谐振器(4)内部加载所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)，将所述谐振器(4)内任意两个对称设置的所述凹槽作为枝节安装部，在枝节安装部的外底两侧分别连接所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)；
所述第一微扰开路枝节(5)和所述第二微扰开路枝节(6)并排设置在所述谐振器(4)的底侧，且沿所述谐振器(4)的中心对称线左右对称设置；
所述第一微扰开路枝节(5)的一端和所述第二微扰开路枝节(6)的一端分别连接在所述谐振器(4)下部，所述第一馈线(7)的一端连接在所述第一端口(9)上，所述第二馈线(8)的一端连接在所述第二端口(10)上；
所述第一馈线(7)与第一微扰开路枝节(5)通过缝隙平行耦合之后进行弯折，所述第一微扰开路枝节(5)的自由端和所述第一端口(9)平行放置，形成第一馈电结构，所述第二馈线(8)与第二微扰开路枝节(6)通过缝隙平行耦合之后进行弯折，所述第一微扰开路枝节(6)的自由端和所述第一端口(10)平行放置，形成第二馈电结构。
2.根据权利要求1所述一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：整个滤波器只存在一个由微波传输线弯折而成的谐振器(4)，且呈左右对称结构。
3.根据权利要求1所述一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：所述凹槽为矩形凹槽。
4.根据权利要求1所述一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：所述第一馈电结构和所述第二馈电结构左右对称设置。
5.根据权利要求1所述一种基于环形多模谐振器的三通带带通滤波器，其特征在于：所述第一微扰金属枝节(401)和所述第二微扰金属枝节(402)具有相同结构参数。
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