CN110729533A - 非对称sir加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，旨在提供一种具有高/远带外抑制的宽带带通滤波器。本发明通过下述技术方案实现：多模滤波器输入端口Pin通过50欧姆微带线与第一叉指馈电结构相连，在多模谐振器左下侧加载阶梯阻抗谐振器SIR，其中，所述多模谐振器由倒π谐振器，及其中心上侧加载的T形枝节和下侧加载的开路枝节构成；第二叉指馈电结构通过第6微带线与Pout端口相连，且第一叉指馈电结与第二叉指馈电结构关于T‑T*轴镜像对称；从输入端口Pin输入的信号通过第一叉指馈电结构将能量耦合至多模谐振器，再通过第二叉指馈电结构将能量耦合至输出端口Pout。

Description

非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种应用于无线通信技术领域的微波器件，更确切地说，涉及一种非对称SIR(阶梯阻抗谐振器)加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器。
背景技术
随着大数据，人工智能，虚拟现实等新兴宽带业务的出现，传统的窄带通信系统已无法适应这些应用场景的实际需求。因此，现代无线通信技术要求通信系统在传输容量和传输速率上都要有极大的提升。宽带滤波器作为宽带无线通信系统不可或缺的组成部分，其重要性不言而喻，而高性能的宽带滤波器更是当前工程应用和学术研究的热点之一。
在宽带无线通信系统中，高性能宽带滤波器除了要有较高的边带陡峭度之外，还应该要有较好的谐波抑制能力。由于微波电路具有周期性的特点，滤波器一般会存在寄生的高次谐波通带。这些高次谐波通带的存在无疑会恶化滤波器的带外性能，降低通信系统的质量。当前，具有高选择性、小型化、低插损、高/远带外抑制的宽带滤波器成为国际国内的研究热点。
现有技术的缺陷和不足之处在于：
通过缺陷地结构(DGS)来改善带外性能，但会增加滤波器加工的难度，而且难以进行平面电路集成。
滤波器的边带特性不够陡峭，选择性不高。
滤波器的带外抑制水平不高，而且抑制宽度较窄。
结构复杂，尺寸较大，插损较高。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足之处，提供一种结构简单、高选择性、低插损、具有高/远带外抑制的宽带带通滤波器。
本发明的上述目的可以通过以下技术方案实现：一种非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，包括：介质基板1，固定在介质基板1底平面下方的金属接地板2，以及位于介质基1上方的多模滤波电路，其特征在于：多模滤波器输入端口Pin通过50欧姆微带线与第一叉指馈电结构相连，加载在多模谐振器左下侧的阶梯阻抗谐振器SIR，SIR加载方向平行于多模谐振器的对称轴T-T*，第二叉指馈电结构通过第6微带线与Pout端口相连，且第一叉指馈电结与第二叉指馈电结构关于T-T*轴镜像对称，两个关于T-T*轴对称的倒L形微带线10与第九微带线9上侧垂直相连构成倒π谐振器，并且第九微带线9末端分别插入上述第一和第二叉指馈电结构的叉槽中；第十一微带线11垂直第十二微带线12构成T形谐振器，T型枝节中心加载于倒π谐振器中心位置的上侧，并与其下方的第十三开路微带线13相连，从而形成了多模谐振器；从输入端口Pin输入的信号通过第一叉指馈电结构将能量耦合至多模谐振器上，再通过第二叉指馈电结构将能量耦合至输出端口Pout。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
1.本发明采用了新型的多模谐振器，通过在多模谐振器上进行非对称SIR加载，提供了一种新的改善宽带滤波器阻带特性的思路，可以实现宽阻带抑制，该方法实现过程比较简单。
2.本发明采用非对称的SIR进行加载，可以抑制高次杂散频率,具有较宽的上阻带，滤波器进行非对称加载SIR后，除了不改变其原先的通带特性外，还极大的提升了带外的抑制水平和阻带抑制宽度。
3.无需额外增加滤波器的尺寸；本发明通过在输入端叉槽和左侧倒L型微带线10之间加入由高阻抗微带线14和低阻抗微带线15构成的SIR，在实现更宽的阻带抑制和更高的抑制水平的同时，并未改变滤波器的尺寸。
4.本发明采用非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器并未涉及DGS，接地以及多层板技术，因此，无需要进行背面刻蚀，无需过孔接地，从而降低了滤波器的工艺复杂度和难度，易于进行平面电路集成。
5.本发明滤波器结构简单，插损低，选择性高。
附图说明
图1是本发明的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器的三维结构示意图；
图2是图1的俯视示意图；
图3是本发明的宽带带通滤波器加载和不加载SIR时的S21仿真曲线。
图4是本发明的宽带带通滤波器电磁仿真和测试结果的S21曲线。
具体实施方式
结合图1和图2，在以下描述的优选实施例中，一种非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，包括：介质基板1，固定在介质基板1底平面下方的金属接地板2，以及位于介质基板1上方的多模滤波电路，其特征在于：多模滤波器输入端口Pin通过50欧姆微带线与第一叉指馈电结构相连，加载在多模谐振器左下侧的阶梯阻抗谐振器SIR，SIR加载方向平行于多模谐振器的对称轴T-T*，第二叉指馈电结构通过第6微带线与Pout端口相连，且第一叉指馈电结与第二叉指馈电结构关于T-T*轴镜像对称，两个关于T-T*轴对称的倒L形微带线10与第九微带线9上侧垂直相连构成倒π谐振器，并且第九微带线9末端分别插入上述第一和第二叉指馈电结构的叉槽中；第十一微带线11垂直第十二微带线12构成T形谐振器；T型枝节中心加载于倒π谐振器中心位置的上侧，并与其下方的第十三开路微带线13相连，从而形成了多模谐振器；从输入端口Pin输入的信号通过第一叉指馈电结构将能量耦合至多模谐振器，再通过第二叉指馈电结构将能量耦合至输出端口Pout。
其中，多模谐振器关于T-T*轴对称，由倒π谐振器，及其中心上侧加载的T形枝节和下侧加载的开路枝节构成。
其中，所述的所述介质基板1材料为RO4003C，其相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm，损耗角正切值为0.0027。
其中，所述第一叉指馈电结构包括与50欧姆微带线相连的互相平行且长度相等的第四微带线4和第五微带线5，第四微带线4和第五微带线5等宽形成叉指馈电结构的叉槽。同理，第二叉指馈电结构包括与第六宽微带线6相连的互相平行且长度相等的第七微带线7和第八微带线8，第七微带线7和第八微带线8等宽形成叉指馈电结构的叉槽。所述第二叉指馈电结构叉槽开口与第一叉指馈电结构叉槽开口关于T-T*对称。
其中，SIR由高阻抗微带线14和低阻抗微带线15构成，并置于输入端叉槽口和左侧L型微带线10之间，并与第九微带线9下侧相连。
所述T形谐振器由互为垂直的第十一微带线11和第十二微带线12构成。
所述倒π谐振器由第九微带线9和垂直连接在第九微带线9上侧的两个关于T-T*轴对称的倒L形微带线10构成。
图3给出了有无SIR加载时的宽带带通滤波器S21仿真曲线。可以看到，加载SIR几乎不改变滤波器原先的通带特性，而阻带的抑制水平和抑制宽度却得到了极大的提升。
从图4所示的测试结果可以看出，滤波器的中心频率为5.105GHz，3-dB相对带宽为71.1％，最小插入损耗为1.27dB。由于引入了SIR非对称加载，滤波器的带外抑制水平可以高达30dB以上，且30dB带外抑制宽度可以延伸至18.17GHz以上，滤波器的电磁仿真结果和测试结果十分吻合。
以上，为本发明的一种优选实施方式，但本发明的保护范围并不受限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明创新构思的前提下所做出的变化或替换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，包括：介质基板(1)，固定在介质基板(1)底平面下方的金属接地板(2)，以及位于介质基板上的多模滤波电路，其特征在于：多模滤波器输入端口Pin通过50欧姆微带线与第一叉指馈电结构相连，加载在多模谐振器左下侧的阶梯阻抗谐振器SIR，SIR加载方向平行于多模谐振器的对称轴T-T*，第二叉指馈电结构通过第6微带线与Pout端口相连，且第一叉指馈电结与第二叉指馈电结构关于T-T*轴镜像对称；两个关于T-T*轴对称的倒L形微带线(10)与第九微带线(9)上侧垂直相连构成倒π谐振器，并且第九微带线(9)末端分别插入上述第一和第二叉指馈电结构的叉槽中；第十一微带线(11)垂直第十二微带线(12)构成T形谐振器；T型枝节中心加载于倒π谐振器中心位置的上侧，并与其下方的第十三开路微带线(13)相连，从而形成了多模谐振器；从输入端口Pin输入的信号通过第一叉指馈电结构将能量耦合至多模谐振器，再通过第二叉指馈电结构将能量耦合至输出端口Pout。
2.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，多模谐振器关于T-T*轴对称，由倒π谐振器，及其中心上侧加载的T形枝节和下侧加载的开路枝节构成。
3.根据权利要求1所述的一种非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，所述介质基板(1)材料为RO4003C，其相对介电常数为3.55，厚度为0.508mm，损耗角正切值为0.0027。
4.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，第一叉指馈电结构包括与50欧姆微带线相连的互相平行且长度相等的第四微带线(4)和第五微带线(5)，第四微带线(4)和第五微带线(5)等宽形成叉指馈电结构的叉槽。
5.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，第二叉指馈电结构包括与第六宽微带线(6)相连的互相平行且长度相等的第七微带线(7)和第八微带线(8)，第七微带线(7)和第八微带线(8)等宽形成叉指馈电结构的叉槽。
6.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，SIR由高阻抗微带线(14)和低阻抗微带线(15)构成，并置于输入端叉槽口和左侧L型微带线(10)之间，并与第九微带线(9)下侧相连。
7.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，所述T形谐振器由互为垂直的第十一微带线(11)和第十二微带线(12)构成。
8.根据权利要求1所述的非对称SIR加载的宽阻带抑制宽带带通滤波器，其特征在于，所述倒π谐振器由第九微带线(9)和垂直连接在第九微带线(9)上的两个关于T-T*轴对称的倒L形微带线构成。
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