CN110148816A - 一种多通带零反射滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多通带零反射滤波器，包括：多模谐振器和有耗吸收网络；所述多模谐振器与滤波器的输入输出端口馈线耦合，构成滤波器的带通支路；所述有耗吸收网络与所述多模谐振器的偶模等效电路构成滤波器的带阻支路；所述带通支路的传输极点来自多模谐振器的偶模谐振点和奇模谐振点；所述带阻支路的一半传输零点来自所述多模谐振器的偶模谐振点；所述有耗吸收网络谐振点与所述多模谐振器的奇模谐振点对应一致，作为所述带阻支路的另一半传输零点；所述带通支路的传输极点与所述带阻支路的传输零点对应一致。本发明通过复用多模谐振器的偶模谐振点，提高了反射信号的频率吸收范围，同时减小了电路尺寸。

Description

一种多通带零反射滤波器
技术领域
本发明属于带通滤波器技术领域，更具体地，涉及一种多通带零反射滤波器。
背景技术
滤波器是射频前端中不可或缺的元件，用于实现对信号在频域的选择。传统滤波器的工作原理是传输通带信号、反射阻带信号，可以简称为“阻带反射式滤波器”。在射频前端链路中，传统滤波器与相邻有源模块间存在来回反射信号，这将对包括放大器、倍频器、混频器等在内的诸多有源模块造成引入额外的交调产物、加大增益波动幅度、降低有效线性工作范围、降低效率等影响，使得有源模块在链路中的工作性能明显降低。因此，传统的收发链路为减小以上反射信号的影响，需采用隔离器、环形器或衰减器进行级间电路匹配，但这些附加无源模块所引入的损耗又会降低链路的信噪比、增大电路尺寸、增加噪声系数和功耗。
如图1所示，相比阻带反射式滤波器，零反射滤波器能够吸收阻带反射信号，将能量耗散在滤波器内部的匹配电阻上，实现输入输出端口无反射信号。零反射滤波器的应用降低了反射信号进入临近非线性电路，进而影响实际工作性能的可能性，可应用于移动终端、雷达收发前端、高灵敏度辐射计及射电望远镜的光接收机等射频前端系统中，有效提升系统性能。
随着通信系统多频段、多标准的发展趋势，为简化系统架构，提升系统性能，多通带零反射滤波器的研究必不可少，零反射带通滤波器的设计架构目前主要有四种形式：对称对偶电路、双重电路、双工电路和定向滤波器。其中，对称对偶电路通过设计奇偶模等效电路对称对偶实现，其局限性在于对元件数值的精确度要求较高并且电路需要严格对称；双重电路通过计算已知集总电路的单端阻抗匹配网络实现无反射信号，但只适用奇数阶的集总低频电路；双工电路设计方法是以双工形式结合具备传递函数互补特性的带通、带阻两支路实现反射吸收，如图2所示，但是利用四分之一波长阻抗变换器仅能在中心频率附近有限的频域内实现波形对应，限制了反射吸收带宽，并且两支路中需要同样数目的半波长谐振器，使得电路尺寸较大，例如典型的一款双工零反射双通带滤波器仅在2.4-5.6GHz范围内具有反射吸收效果，电路尺寸约为1.8×0.7λg 2；定向滤波器的典型架构是由两个3dB正交耦合器和两个反射式滤波器构成，如图3所示，利用多路径反射信号相位叠加实现端口的无反射，但阻带反射信号的频率吸收范围是受限于耦合器的工作带宽，并且电路尺寸较大难以满足射频前端系统小型化的要求。
综上所述，现有的多通带零反射滤波器受到电路结构或器件性能限制，存在反射信号吸收频率范围较小，电路尺寸较大的问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种多通带零反射滤波器，旨在解决现有的多通带零反射滤波器受到电路结构或器件性能限制，存在反射信号吸收频率范围较小，电路尺寸较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多通带零反射滤波器，包括：多模谐振器和有耗吸收网络；
所述多模谐振器与所述滤波器的输入输出馈线耦合，构成所述滤波器的带通支路；
所述有耗吸收网络与所述多模谐振器的偶模等效电路构成所述滤波器的带阻支路；
所述带通支路的传输极点来自多模谐振器的偶模谐振点和奇模谐振点；
所述带阻支路的一半传输零点来自所述多模谐振器的偶模谐振点；
所述有耗吸收网络谐振点与所述多模谐振器的奇模谐振点对应一致，作为所述带阻支路的另一半传输零点；
所述带通支路的传输极点与所述带阻支路的传输零点对应一致。
进一步地，所述带通支路由所述滤波器的输入输出馈线耦合一个多模谐振器构成，或由所述滤波器的输入输出馈线串联耦合多个多模谐振器构成。
进一步地，所述多模谐振器与所述滤波器的输入输出馈线耦合是一种非等线宽比的非对称耦合，所述滤波器的输入输出馈线的线宽更宽，以使信号的能量更多的馈入有耗吸收网络中，提高反射信号吸收效率。
进一步地，所述多模谐振器可采用开路、短路枝节、开路耦合线、环路等多种微带线结构实现。
进一步地，根据所述多通带零反射滤波器每个通带的工作频率，确定所述多模谐振器中微带传输线的特征阻抗和电长度。
进一步地，所述有耗吸收网络可采用多枝节加载的T型结构或多枝节加载的非对称自耦合型结构等多种形式。
进一步地，所述多枝节加载的T型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的接地微带传输线；所述多枝节加载的非对称自耦合型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的非对称自耦合微带传输线。
进一步地，根据所述多模谐振器的奇模谐振点，确定所述有耗吸收网络中微带传输线的参数。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下
有益效果：
(1)本发明通过复用多模谐振器的偶模谐振点，可在每个通带内产生传输极点的同时在每个阻带内产生对应的传输零点，并结合有耗吸收网络，使得带通、带阻支路的零极点频率位置对应一致，使得滤波器从直流频率开始吸收反射信号，提高了反射信号的吸收频率范围。
(2)本发明直接将多模谐振器的偶模谐振点作为带阻支路的一半传输零点，使得带阻支路需要产生的谐振点数目减半，进而减小了电路尺寸，更适合小型化的多通带零反射滤波器设计。
(3)本发明提出的这种新型多通带零反射滤波器可以应用于多频段的收发机电路中，无需采用额外的隔离器或衰减器实现级间阻抗匹配，从而避免引入损耗使得链路信噪比降低，电路尺寸和功耗增大。
附图说明
图1是阻带反射式滤波器与零反射滤波器的工作原理图；
图2是现有的双工形式零反射滤波器电路结构图；
图3是现有的定向滤波器电路结构图；
图4是本发明提出的一种多通带滤波器结构示意图；
图5是本发明提出的多通带零反射滤波器实现原理示意图；
图6是本发明提供的一种双通带零反射滤波器结构图；
图7是本发明提供的一种双通带零反射滤波器的S参数测试与仿真曲线图；
图8是本发明提供的一种三通带零反射滤波器结构图；
图9是本发明提供的一种三通带零反射滤波器的S参数测试与仿真曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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4所示，本发明实施例提供了一种多通带零反射滤波器，包括：多模谐振器和有耗吸收网络；
所述多模谐振器与所述滤波器端口P1处的输入馈线、端口P2处的输出馈线耦合，构成所述滤波器的带通支路；
其中，所述带通支路由所述滤波器的输入输出馈线耦合一个多模谐振器构成，或由所述滤波器的输入输出馈线串联耦合多个多模谐振器构成；
所述带通支路的传输极点来自多模谐振器的偶模谐振点和奇模谐振点；
所述多模谐振器与所述滤波器的输入输出馈线耦合是一种非等线宽比的非对称耦合，所述滤波器的输入输出馈线的线宽更宽，以使信号的能量更多地馈入有耗吸收网络中，进一步提高反射信号吸收效率。
所述多模谐振器可采用开路、短路枝节、开路耦合线、环路等多种微带线结构实现。
所述有耗吸收网络与所述多模谐振器的偶模等效电路构成所述滤波器的带阻支路；
所述有耗吸收网络可采用多枝节加载的T型结构或多枝节加载的非对称自耦合型结构等多种形式。
所述多枝节加载的T型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的接地微带传输线；所述多枝节加载的非对称自耦合型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的非对称自耦合微带传输线。
所述带阻支路的一半传输零点来自多模谐振器的偶模谐振点，所述有耗吸收网络谐振点与所述多模谐振器的奇模谐振点对应一致，作为所述带阻支路的另一半传输零点；
所述带通支路的传输极点与所述带阻支路的传输零点对应一致。
具体地，如图5所示，对于N通带的零反射滤波器，当每个通带内具有2个传输极点，选取可以产生2N个谐振极点的单个多模谐振器或多个串联多模谐振器组结构，例如单个2N模谐振器、N个串联的双模谐振器组或者N/2个串联的四模谐振器组。根据每个通带的工作频率，计算确定多模谐振器结构中的微带传输线的特征阻抗和电长度。
对多模谐振器作奇偶模等效电路分析，设计可产生N个谐振点的有耗吸收电路结构，计算确定吸收电路结构中的微带传输线参数，使其N个谐振点的频率对应N个奇模谐振极点频率。
为更好的说明本发明的多通带零反射滤波器性能，下面分别以双通带滤波器和三通带滤波器为例，进行散射参数仿真与测试实验。
图6是本发明实施例提供的一种双通带零反射滤波器，由馈线非对称耦合的四模谐振器、连接的两个T型有耗吸收网络构成，耦合在主馈线上的四模谐振器产生了四个奇偶模谐振极点，频率分别记为fe1，fe2和fo1，fo2,连接在馈线末端的T型有耗吸收网络可对应产生两个谐振零点，结合复用的偶模谐振点fe1，fe2，实现带通、带阻支路谐振点频率位置的一一对应。
对上述双通带零反射滤波器进行加工测试，得到如图7所示的S参数仿真测试对比结果，测试的通带内最小插入损耗分别为1.4dB和1.65dB，3dB相对带宽分别为15.4％和10.9％，在3dB带宽内的回波损耗分别小于-15.9dB和-13.6dB，在0-6GHz范围内的反射信号吸收效果均小于-7dB，这表明在通带和阻带滤波器均有较好的阻抗匹配效果。电路尺寸仅为0.5×0.47λg2，达到了同类设计中的最小尺寸。
图8是本发明实施例提供的一种三通带零反射滤波器，非对称耦合的四模谐振器和双模谐振器分别产生了前两个通带和第三个通带。馈线末端连接的耦合型吸收电路利用在非对称自耦合线中加载开路、短路枝节实现，由于采用了非对称自耦合结构，在减小电路尺寸的同时能够增强三个谐振点间的相对可控性，进而提高三通带零反射滤波器的通带可控性。
对上述三通带零反射滤波器电路进行加工测试，得到如图9所示的S参数仿真测试对比结果，电路尺寸为0.44×0.47λg 2。三个通带内测试的最小插入损耗分别为1.68dB，1.65dB和1.5dB，3dB相对带宽分别为10.4％，7.5％和7.9％，在0-6GHz范围内，三个通带过渡边缘处存在的三个反射吸收峰值点分别为-6dB，-7dB和-8dB，在阻带外具有低至-20dB的反射吸收效果，这表明这种复用技术对于三通带同样可实现较好的阻抗匹配效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通带零反射滤波器，其特征在于，包括：多模谐振器和有耗吸收网络；
所述多模谐振器与所述滤波器的输入输出馈线耦合，构成所述滤波器的带通支路；
所述有耗吸收网络与所述多模谐振器的偶模等效电路构成所述滤波器的带阻支路；
所述带通支路的传输极点来自多模谐振器的偶模谐振点和奇模谐振点；
所述带阻支路的一半传输零点来自所述多模谐振器的偶模谐振点；
所述有耗吸收网络谐振点与所述多模谐振器的奇模谐振点对应一致，作为所述带阻支路的另一半传输零点；
所述带通支路的传输极点与所述带阻支路的传输零点对应一致。
2.根据权利要求1所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，所述带通支路由所述滤波器的输入输出馈线耦合一个多模谐振器构成，或由所述滤波器的输入输出馈线串联耦合多个多模谐振器构成。
3.根据权利要求2所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，所述多模谐振器与所述滤波器的输入输出馈线耦合是一种非等线宽比的非对称耦合，所述滤波器的输入输出馈线的线宽更宽。
4.根据权利要求3所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，所述多模谐振器采用开路、短路枝节、开路耦合线、环路等多种微带线结构实现。
5.根据权利要求4所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，根据所述滤波器每个通带的工作频率，确定所述多模谐振器中微带传输线的特征阻抗和电长度。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，所述有耗吸收网络为多枝节加载的T型结构或多枝节加载的非对称自耦合型结构。
7.根据权利要求6所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，所述多枝节加载的T型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的接地微带传输线；所述多枝节加载的非对称自耦合型结构包括一个电阻和加载了多个末端开路或短路枝节的非对称自耦合微带传输线。
8.根据权利要求7所述的一种多通带零反射滤波器，其特征在于，根据所述多模谐振器的奇模谐振点，确定所述有耗吸收网络中微带传输线的参数。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112909460A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 电子科技大学 同时具有共模和差模信号无反射特性的平衡式微带滤波器
CN112909461A (zh) * 2021-01-25 2021-06-04 北京邮电大学 一种互补双工结构全频段吸收双频带通滤波器
CN112929098A (zh) * 2021-01-21 2021-06-08 电子科技大学 一种用于降低微带振荡器相位噪声的控制网络
CN113726304A (zh) * 2021-08-30 2021-11-30 华中科技大学 一种基于复数阻抗匹配的零反射网络
CN115398740A (zh) * 2020-05-13 2022-11-25 株式会社村田制作所 换衡器
CN115955206A (zh) * 2023-02-03 2023-04-11 南通大学 一种无反射带通-无反射带阻可切换滤波器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371534A (zh) * 1999-08-31 2002-09-25 克洛依莱克特拉有限公司 具有传输零点的高频带通滤波器装置
CN102365784A (zh) * 2009-02-09 2012-02-29 联合大学公司 无反射滤波器
CN104378081A (zh) * 2014-12-02 2015-02-25 王少夫 一种吸收式滤波器
US20170126195A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Associated Universities, Inc. Optimal response reflectionless filters
CN107910622A (zh) * 2017-10-11 2018-04-13 南京邮电大学 基于传输线结构的无反射带通和低通滤波器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371534A (zh) * 1999-08-31 2002-09-25 克洛依莱克特拉有限公司 具有传输零点的高频带通滤波器装置
CN102365784A (zh) * 2009-02-09 2012-02-29 联合大学公司 无反射滤波器
CN104378081A (zh) * 2014-12-02 2015-02-25 王少夫 一种吸收式滤波器
US20170126195A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 Associated Universities, Inc. Optimal response reflectionless filters
CN107910622A (zh) * 2017-10-11 2018-04-13 南京邮电大学 基于传输线结构的无反射带通和低通滤波器

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROBERTO GÓMEZ-GARCÍA ET AL.: "Balanced Symmetrical Quasi-Reflectionless Single and Dual-Band Bandpass Planar Filters", 《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTER》 *
ROBERTO GÓMEZ-GARCÍA ET AL.: "Split-Type Input-Reflectionless Multiband Filters", 《IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS》 *
ZILAN CAO ET AL.: "Compact Reflectionless Dual-band BPF by Reused Quad-Mode Resonator", 《 2019 COMPUTING, COMMUNICATIONS AND IOT APPLICATIONS (COMCOMAP)》 *
ZILAN CAO ET AL.: "Reflectionless triple-band BPF by reused even-mode resonances of multi-mode resonator", 《ELECTRONICS LETTERS》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115398740A (zh) * 2020-05-13 2022-11-25 株式会社村田制作所 换衡器
CN112909460A (zh) * 2021-01-18 2021-06-04 电子科技大学 同时具有共模和差模信号无反射特性的平衡式微带滤波器
CN112909460B (zh) * 2021-01-18 2022-04-19 电子科技大学 同时具有共模和差模信号无反射特性的平衡式微带滤波器
CN112929098A (zh) * 2021-01-21 2021-06-08 电子科技大学 一种用于降低微带振荡器相位噪声的控制网络
CN112909461A (zh) * 2021-01-25 2021-06-04 北京邮电大学 一种互补双工结构全频段吸收双频带通滤波器
CN112909461B (zh) * 2021-01-25 2021-08-03 北京邮电大学 一种互补双工结构全频段吸收双频带通滤波器
CN113726304A (zh) * 2021-08-30 2021-11-30 华中科技大学 一种基于复数阻抗匹配的零反射网络
CN113726304B (zh) * 2021-08-30 2024-04-23 华中科技大学 一种基于复数阻抗匹配的零反射网络
CN115955206A (zh) * 2023-02-03 2023-04-11 南通大学 一种无反射带通-无反射带阻可切换滤波器
CN115955206B (zh) * 2023-02-03 2023-12-08 南通大学 一种无反射带通-无反射带阻可切换滤波器

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