CN109687064A - 一种新型微带线型带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种新型微带线型带通滤波器，包括端口微带线1、端口微带线2、微带连接线1、微带连接线2、平行耦合微带线段1、平行耦合微带线段2、平行耦合微带线段3，平行耦合微带线段4，直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6，所述端口微带线1与耦合微带线段1通过直角弯角1连接，耦合微带线段1与耦合微带线段2通过直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3组成U型连接，耦合微带线段3与耦合微带线段4通过直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5组成倒U型连接，耦合微带线段4与端口微带线2通过直角弯角6连接，优化了传统平行耦合微带线带通滤波器外形结构，实现了小型化设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型微带线型带通滤波器。
背景技术
随着短距离无线通信技术的快速发展，该频段下的带通滤波器成为了研究热点。微带线带通滤波器因其设计简单、制作方便、体积小、成本低、精度高且便于集成等优点，在无线通信系统中获得广泛应用。半波长平行耦合带通滤波器由多个平行的耦合线段相互级联而构成谐振电路，具有体积小、带外抑制好和设计方便等特点，是微带线带通滤波器中最常用的滤波器。平行耦合滤波器具有阶梯阻抗滤波器的性质，每一阶耦合线段近似为中心频率的四分之一波长，而波长的大小受限于滤波器中心频率和相对介电常数的制约，当频率较低时，即使选用相对介电常数较高的介质基板材料，其滤波器外形尺寸会较大。例如，当采用4阶耦合线段设计中心频率为2.75GHz的半波长平行耦合滤波器时，介质基板材料选择Rogers RT6010，则滤波器外形尺寸约为40mm×7mm，难以满足现代小型化产品的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型S波段微带线型带通滤波器。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种新型微带线型带通滤波器，包括端口微带线1、端口微带线2、微带连接线1、微带连接线2、平行耦合微带线段1、平行耦合微带线段2、平行耦合微带线段3，平行耦合微带线段4，直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6，所述端口微带线1与耦合微带线段1通过直角弯角1连接，耦合微带线段1与耦合微带线段2通过直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3组成U型连接，耦合微带线段3与耦合微带线段4通过直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5组成倒U型连接，耦合微带线段4与端口微带线2通过直角弯角6连接。
所述端口微带线1(或端口微带线2)接收射频信号，经过滤波后从端口微带线2(或端口微带线1)输出。
所述耦合微带线段1包括平行耦合微带线1、平行耦合微带线2，平行耦合微带线1和平行耦合微带线2结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段2包括平行耦合微带线3、平行耦合微带线4，平行耦合微带线3与平行耦合微带线4结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段3包括平行耦合微带线5、平行耦合微带线6，平行耦合微带线5和平行耦合微带线6结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段4包括平行耦合微带线7、平行耦合微带线8，平行耦合微带线7和平行耦合微带线8结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述端口微带线1、端口微带线2、用于匹配输入/输出端口，微带线作为滤波器中的传输线，其宽度决定了欧姆值，长度决定插入损耗，微带线设置为50欧姆。
所述直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6用于解决水平带线与垂直带线之间由于90度拐弯而出现的不连续问题，微带线不连续时会发生反射，导致损耗增大，在频率较高时尤为明显，直角弯角中弯角设置成90度，切角程度设置为0.65，直角弯角的宽度和与其连接的平行耦合微带线宽度相同。
本发明的有益效果在于：突破了传统半波长平行耦合微带线带通滤波器在频率较低时外形尺寸较大的束缚，通过结构改进及优化，实现了小型化设计要求，将相邻阶长度、宽度不相等的耦合微带线弯折成不对称的U型或倒U型结构，不仅保证了结构紧凑，同时保证了传统半波长平行耦合微带线带通滤波器各阶耦合线段的耦合度。
附图说明
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明的ADS仿真电路原理图；
图3是本发明的仿真结果图；
图4是本发明的外形结构图。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
本发明提供的一种新型微带线型带通滤波器，包括端口微带线1、端口微带线2、微带连接线1、微带连接线2、平行耦合微带线段1、平行耦合微带线段2、平行耦合微带线段3，平行耦合微带线段4，直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6，所述端口微带线1与耦合微带线段1通过直角弯角1连接，耦合微带线段1与耦合微带线段2通过直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3组成U型连接，耦合微带线段3与耦合微带线段4通过直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5组成倒U型连接，耦合微带线段4与端口微带线2通过直角弯角6连接。
所述端口微带线1(或端口微带线2)接收射频信号，经过滤波后从端口微带线2(或端口微带线1)输出。
所述耦合微带线段1包括平行耦合微带线1、平行耦合微带线2，平行耦合微带线1和平行耦合微带线2结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段2包括平行耦合微带线3、平行耦合微带线4，平行耦合微带线3与平行耦合微带线4结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段3包括平行耦合微带线5、平行耦合微带线6，平行耦合微带线5和平行耦合微带线6结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述耦合微带线段4包括平行耦合微带线7、平行耦合微带线8，平行耦合微带线7和平行耦合微带线8结构尺寸完全相同、互相平行，微带线长度近似为中心频率上的四分之一波长。
所述端口微带线1、端口微带线2、用于匹配输入/输出端口，微带线作为滤波器中的传输线，其宽度决定了欧姆值，长度决定插入损耗，微带线设置为50欧姆。
所述直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6用于解决水平带线与垂直带线之间由于90度拐弯而出现的不连续问题，微带线不连续时会发生反射，导致损耗增大，在频率较高时尤为明显，直角弯角中弯角设置成90度，切角程度设置为0.65，直角弯角的宽度和与其连接的平行耦合微带线宽度相同。
工作原理：不妨假设信号从端口微带线1进入滤波器，经过直角弯角1信号进入耦合微带线段1的平行耦合微带线1，通过耦合从平行耦合微带线2经过直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3进入耦合微带线段2的平行耦合微带线3，通过耦合从平行耦合微带线4传输至平行耦合微带线5，再通过耦合从平行耦合微带线6经过直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5进入耦合微带线段4的平行耦合微带线7，通过耦合从平行耦合微带线8进入直角弯角6，最后从端口微带线2传递出滤波器，信号从端口微带线2传入原理相同，不再赘述。
在本发明中，所有模块中微带线的宽度、长度尺寸都是根据带通和阻带的衰减指标，采用四阶切比雪夫归一化低通原型滤波器分别计算阻抗矩阵元素和各耦合线段的偶模阻抗与奇模阻抗确定的，对传统的半波长平行耦合微带线带通滤波器进行结构变形，将传统半波长平行耦合微带线带通滤波器中第一阶耦合线段与第二阶耦合线段通过一个微带线连接设计为U型，对应本发明中平行耦合微带线2、直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3、平行耦合微带线3；将第三阶耦合线段与第四阶耦合线段通过一个微带线连接设计为倒U型，对应本发明中平行耦合微带线6、直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5、平行耦合微带线7；其中耦合微带线段1与耦合微带线段4长度、宽度、间隙相等，耦合微带线段2与耦合微带线段3长度、宽度以及间隙相等，平行耦合微带线4与平行耦合微带线5保持在同一直线上，以下将用一个例子进行说明。
例子中使用的新型微带线型带通滤波器的各项指标如下：中心频率：2.75GHz；带通宽度：60MHz；插入损耗≤2.5dB；回波损耗≤-18dB；带外抑制≤-20dB@1GHz～2.45GHz&≤-20dB@3.05GHz～4.5GHz；外形尺寸≤14.6mm×22mm；端接条件：两端均为50Ω的微带线。通过计算后在ADS软件上建立电路原理仿真图，结果如图2所述，仿真结果波形如图3所示。可以看出在中心频率处，其插入损耗优于-1dB，回波损耗优于-34dB，偏离中心频率300MHz处，衰减量优于20dB，较好地抑制了频率源输出信号的谐波和杂散。在外形上，滤波器的外形结构如图4所示，其尺寸为20.6mm×14.6mm，与传统半波长平行耦合带通滤波器相比，长度上缩小了一半，达到了小型化的目标。
Claims (8)
1.一种新型微带线型带通滤波器，包括端口微带线1、端口微带线2、微带连接线1、微带连接线2、平行耦合微带线段1、平行耦合微带线段2、平行耦合微带线段3，平行耦合微带线段4，直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6，其特征在于：所述端口微带线1与耦合微带线段1通过直角弯角1连接，耦合微带线段1与耦合微带线段2通过直角弯角2、微带连接线1、直角弯角3组成U型连接，耦合微带线段3与耦合微带线段4通过直角弯角4、微带连接线2、直角弯角5组成倒U型连接，耦合微带线段4与端口微带线2通过直角弯角6连接。
2.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述端口微带线1(或端口微带线2)接收射频信号，经过滤波后从端口微带线2(或端口微带线1)输出。
3.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述耦合微带线段1包括平行耦合微带线1、平行耦合微带线2，平行耦合微带线1和平行耦合微带线2结构尺寸完全相同、互相平行，对称耦合传递信号。
4.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述耦合微带线段2包括平行耦合微带线3、平行耦合微带线4，平行耦合微带线3与平行耦合微带线4结构尺寸完全相同、互相平行，对称耦合传递信号。
5.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述耦合微带线段3包括平行耦合微带线5、平行耦合微带线6，平行耦合微带线5和平行耦合微带线6完全一样、互相平行，对称耦合传递信号。
6.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述耦合微带线段4包括平行耦合微带线7、平行耦合微带线8，平行耦合微带线7和平行耦合微带线8结构尺寸完全相同、互相平行，对称耦合传递信号。
7.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述端口微带线1、端口微带线2、用于匹配输入/输出端口，微带线作为滤波器中的传输线，其宽度决定了欧姆值，长度决定插入损耗。
8.如权利要求1所述的一种新型微带线型带通滤波器，其特征在于：所述直角弯角1、直角弯角2、直角弯角3、直角弯角4、直角弯角5、直角弯角6用于解决水平带线与垂直带线之间由于90度拐弯出现的不连续问题。
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