CN109713411A - 一种微带双频宽带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微带双频宽带滤波器，制作在双面覆铜介质板上，双面覆铜介质板的微带线层上形成有输入或者输出电磁波信号的第一、二馈线端口，第一、二、三、四开路枝节微带线，第一、二短路枝节微带线，匹配微带线和第一、二短路枝节接地空。第一、二馈线端口，第一、二开路枝节微带线，第三、四开路枝节微带线，第一、二短路枝节微带线均关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称。第一、二开路枝节微带线和匹配微带线，及第三、四开路枝节微带线和匹配微带线均相当于是一个低通滤波器的特性。第一、二短路枝节微带线和匹配微带线相当于是一个高通滤波器的特性。本发明具有结构对称简单、体积小、双频带通带损耗低、通带宽等优点。
Description
技术领域
本发明涉及平面微带滤波器的技术领域，尤其是指一种微带双频宽带滤波器。
背景技术
无线通讯系统的快速发展，一个通信系统往往工作在多个频段。在带通滤波器是指允许特定频段的波通过，同时屏蔽其他频段，在微波射频通信系统中具有重要作用。目前带通滤波器中主要有单频滤波器和双频滤波器的研究。单频滤波器已越来越显示出它的局限性，而为了充分利用现有频谱和基础设备资源，在通信系统中设置多个能同时工作的频段，有效途径之一就是研究和开发高性能的双频滤波器。
近些年来对于双频滤波器的研究不仅仅在性能上有很大的突破，在尺寸方面也在不断的进步。传统的方法获得双频滤波器是通过并联两组单频谐振器，但往往其突出问题在于结构复杂，体积大。为了解决其缺点，学者们提出了许多新型的谐振器结构。其中不乏有较好性能的展现。然而，这些措施虽然实现了双频的性能，但是两个频率的带宽却不能很宽，可能某个频率带宽比较宽，某个频率带宽很窄。为了解决双频滤波器中带宽窄的缺点，本文提出了一种利用加载短路微带线和开路微带线的方法，设计了一种新型的双频宽带滤波器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种结构简单可靠、制作成本低的微带双频宽带滤波器，利用对称枝节加载传输线，实现了双频宽带的特性，另外，通过对微带线进行版图设计，实现性能优化的前提下获得较小体积，能够满足性能良好的带通滤波器设计要求，适用于多种通信系统且工业化生产。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种微带双频宽带滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板上，所述双面覆铜介质板的一侧面为微带线层，其另一侧面为覆铜接地板；在所述微带线层上分别形成有输入或者输出电磁波信号的第一馈线端口和第二馈线端口，第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线、第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线、第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线、匹配微带线、第一短路枝节接地空和第二短路枝节接地空；其中，所述第一馈线端口通过匹配微带线与第二馈线端口连接，且所述第一馈线端口和第二馈线端口关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第一馈线端口，所述第二开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第二馈线端口，且所述第一开路枝节微带线和第二开路枝节微带线位于匹配微带线的同一侧，并关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第三开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第一馈线端口，所述第四开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第二馈线端口，且所述第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线位于匹配微带线的另外一侧，并关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节微带线分别与第一馈线端口和匹配微带线垂直连接，所述第二短路枝节微带线分别与第二馈线端口和匹配微带线垂直连接，所述第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线、第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线位于匹配微带线的同一侧，且所述第一短路枝节微带线和第二短路枝节微带线关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节接地空放置在第一短路枝节微带线的末端，所述第二短路枝节接地空放置在第二短路枝节微带线的末端；所述第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线和匹配微带线的组合及第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线和匹配微带线的组合均构成一个低通滤波器的特性，但所述第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线和匹配微带线的组合的低通频率比第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线和匹配微带线的组合的低通频率高，所述第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线和匹配微带线的组合构成一个高通滤波器的特性，进而形成双频宽带的滤波器特性。
进一步，所述匹配微带线通过U型弯曲来达到压缩尺寸的效果。
进一步，所述第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线通过末端弯曲90°以缩小尺寸。
进一步，所述第一馈线端口和第二馈线端口均为50欧姆匹配端口。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明利用对称枝节加载的方式，实现双频的特性。
2、本发明提出的双频滤波器实现的两个频带都具有宽带的特性，能在2.4GH和5.2Gz产生两个通带，带宽分别为：50.83％(1.74-2.96GHz)和23.46％(4.63-5.85GHz)。
3、本发明设计简单，体积小，成本低，可适用于多种通信系统。
附图说明
图1是本发明提出的微带双频宽带滤波器的结构示意图。
图2是本发明提出的微带双频宽带滤波器的散射参数仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本实施例所提供的微带双频宽带滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板12上，双面覆铜介质板12的一侧面为微带线层，其另一侧面为覆铜接地板，双面覆铜介质板12的参数为：介电常数为2.55，损耗角正切为0.0029。在所述微带线层上分别形成有输入或者输出电磁波信号的第一馈线端口1和第二馈线端口2，第一开路枝节微带线3、第二开路枝节微带线4、第三开路枝节微带线5、第四开路枝节微带线6、第一短路枝节微带线7、第二短路枝节微带线8、匹配微带线9、第一短路枝节接地空10和第二短路枝节接地空11；所述第一馈线端口1通过匹配微带线9与第二馈线端口2连接，且所述第一馈线端口1和第二馈线端口2关于匹配微带线9的中心轴呈镜像对称；所述第一开路枝节微带线3垂直连接在匹配微带线9上，并靠近第一馈线端口1，所述第二开路枝节微带线4垂直连接在匹配微带线9上，并靠近第二馈线端口2，且所述第一开路枝节微带线3和第二开路枝节微带线4位于匹配微带线9的同一侧，并关于匹配微带线9的中心轴呈镜像对称；所述第三开路枝节微带线5垂直连接在匹配微带线9上，并靠近第一馈线端口1，所述第四开路枝节微带线6垂直连接在匹配微带线9上，并靠近第二馈线端口2，且所述第三开路枝节微带线5和第四开路枝节微带线6位于匹配微带线9的另外一侧，并关于匹配微带线9的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节微带线7分别与第一馈线端口1和匹配微带线9垂直连接，所述第二短路枝节微带线8分别与第二馈线端口2和匹配微带线9垂直连接，所述第一短路枝节微带线7、第二短路枝节微带线8、第三开路枝节微带线5和第四开路枝节微带线6位于匹配微带线9的同一侧，且所述第一短路枝节微带线7和第二短路枝节微带线8关于匹配微带线9的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节接地空10放置在第一短路枝节微带线7的末端，所述第二短路枝节接地空11放置在第二短路枝节微带线8的末端。
所述匹配微带线9通过U型弯曲来达到压缩尺寸的效果。所述第三开路枝节微带线5和第四开路枝节微带线6通过末端弯曲90°以缩小尺寸。所述第一馈线端口1和第二馈线端口2均为50欧姆匹配端口。除了匹配微带线9为0.9mm的线宽，其它枝节微带线均为1mm的线宽。第一短路枝节接地空10和第二短路枝节接地空11的大小均为0.8mm。
所述第一开路枝节微带线3、第二开路枝节微带线4和匹配微带线9相当于是一个低通滤波器的特性，其低通频率比较高；所述第三开路枝节微带线5、第四开路枝节微带线6和匹配微带线9相当于是一个低通滤波器的特性，其低通频率比较低。所述第一短路枝节微带线7、第二短路枝节微带线8和匹配微带线9相当于是一个高通滤波器的特性。通过这几种加载枝节，形成双频宽带的滤波器特性。
图2是本发明提出的微带双频宽带滤波器的散射参数仿真结果图。横轴表示本发明滤波器的信号频率，纵轴表示幅度，包括回波损耗S11的幅度和插入损耗S21的幅度，其中S11表示馈线端口的回波损耗，S21表示本发明滤波器输入信号频率与输出信号频率的关系，其相应的数学函数为：输出功率/输入功率(dB)＝20*log|S21|。在本发明滤波器的信号传输过程中，信号的部分功率被反射回信号源，被反射的功率成为反射功率。回波损耗表示该端口信号的输入功率与信号的反射功率之间的关系，其相应的数学函数如下：反射功率/入射功率(dB)＝20*log|S11|。从图中可以看出，当信号从馈入端馈入时，仅中心频率为2.4GHz和中心频率为5.2GHz的信号可以从馈出端馈出，且通带内的插入损耗较小在0.3dB以上，回波损耗均降至21dB以下，说明此时驻波小，传输效率高。从图中可以看出本发明的微带双频宽带滤波器能在2.4GH和5.2Gz产生两个通带，3dB带宽分别为：50.83％(1.74-2.96GHz)和23.46％(4.63-5.85GHz)。
综上所述，本发明提出的微带双频宽带滤波器是由多个开路枝节和短路枝节加载微带线的方式实现，具有结构对称简单、体积小、双频带通带损耗低、通带宽等优点，值得推广。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种微带双频宽带滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面覆铜介质板上，所述双面覆铜介质板的一侧面为微带线层，其另一侧面为覆铜接地板；其特征在于：在所述微带线层上分别形成有输入或者输出电磁波信号的第一馈线端口和第二馈线端口，第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线、第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线、第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线、匹配微带线、第一短路枝节接地空和第二短路枝节接地空；其中，所述第一馈线端口通过匹配微带线与第二馈线端口连接，且所述第一馈线端口和第二馈线端口关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第一馈线端口，所述第二开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第二馈线端口，且所述第一开路枝节微带线和第二开路枝节微带线位于匹配微带线的同一侧，并关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第三开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第一馈线端口，所述第四开路枝节微带线垂直连接在匹配微带线上，并靠近第二馈线端口，且所述第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线位于匹配微带线的另外一侧，并关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节微带线分别与第一馈线端口和匹配微带线垂直连接，所述第二短路枝节微带线分别与第二馈线端口和匹配微带线垂直连接，所述第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线、第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线位于匹配微带线的同一侧，且所述第一短路枝节微带线和第二短路枝节微带线关于匹配微带线的中心轴呈镜像对称；所述第一短路枝节接地空放置在第一短路枝节微带线的末端，所述第二短路枝节接地空放置在第二短路枝节微带线的末端；所述第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线和匹配微带线的组合及第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线和匹配微带线的组合均构成一个低通滤波器的特性，但所述第一开路枝节微带线、第二开路枝节微带线和匹配微带线的组合的低通频率比第三开路枝节微带线、第四开路枝节微带线和匹配微带线的组合的低通频率高，所述第一短路枝节微带线、第二短路枝节微带线和匹配微带线的组合构成一个高通滤波器的特性，进而形成双频宽带的滤波器特性。
2.根据权利要求1所述的一种微带双频宽带滤波器，其特征在于：所述匹配微带线通过U型弯曲来达到压缩尺寸的效果。
3.根据权利要求1所述的一种微带双频宽带滤波器，其特征在于：所述第三开路枝节微带线和第四开路枝节微带线通过末端弯曲90°以缩小尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种微带双频宽带滤波器，其特征在于：所述第一馈线端口和第二馈线端口均为50欧姆匹配端口。
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