CN113328221B - 一种具有宽阻带和多个传输零点的5g带通滤波器 - Google Patents

一种具有宽阻带和多个传输零点的5g带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，具体方案包括：上层介质基板、方形环状开槽金属贴片、下层介质基板、星状金属贴片、杠铃形缺陷金属地板、金属短路针和金属调谐针；所述方形环状开槽金属贴片位于上层介质基板的上表面；所述方形环状开槽金属贴片中包括方形环状槽I、方形环状槽II和方形环状槽III。通过使用方形环状槽和棒槌形带条开缺口的方式实现了宽阻带，通过使用星状微带线和杠铃形缺陷地结构在滤波器通带附近实现了多个传输零点，提高了滤波性能；双层介质基板紧密贴合，减小了5G带通滤波器的剖面；此外，还具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，非常适合我国5G通信系统的应用。

Description

一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种微波滤波器，具体为一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器。
背景技术
滤波器可以选出信号中指定的频率范围或者滤除指定频率范围，留下其他频率的信号。射频微波滤波器是无线通信、卫星通信和现代微波中继通信等系统不可分割的组成部分。随着无线通信技术的高速发展，频率资源日益紧缺，通信系统对大数据量无延迟的要求越来越高。为满足高速宽带通信需求，射频通信系统将工作在更高的频率，以获得更大的带宽和实现更高的传输速率。高频段5G移动通信系统的出现对微波滤波器提出了更高的要求。
基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line，SICL)技术是一种将传统意义上的同轴线进行平面化的技术。SICL由印刷同轴结构所组成，结合了同轴线和平面传输线的优点。与传统同轴线一样，SICL具有Q值高、损耗小、尺寸小、成本低等优点。但是传统结构的SICL带通滤波器的寄生通带多、阻带范围窄、带外抑制差。即在系统应用时，对5G通信频段外的微波信号不能有效地滤出，有可能干扰系统的正常工作。因此，有必要提出一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，具体方案包括：
上层介质基板、方形环状开槽金属贴片、下层介质基板、星状金属贴片、杠铃形缺陷金属地板、金属短路针和金属调谐针；
所述方形环状开槽金属贴片位于上层介质基板的上表面；所述方形环状开槽金属贴片中包括方形环状槽I、方形环状槽II和方形环状槽III；所述方形环状槽I、方形环状槽II和方形环状槽III的中心都与上层介质基板的中心重合；
所述星状金属贴片位于下层介质基板的上表面，所述星状金属贴片包括输入微带线、输出微带线和星状微带线；
所述输入微带线和输出微带线的结构相同、对称设置在星状微带线的垂直中心线两侧；所述输入微带线包括长方形切角微带线和Y形微带线；
所述星状微带线包括输入耦合线、输出耦合线和四个棒槌形带条；所述四个棒槌形带条的结构相同、呈上下左右对称分布，且每个棒槌形带条上设置了两个缺口；所述输入耦合线一端与输入微带线产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条相连接；所述输出耦合线一端与输出微带线产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条相连接；
所述杠铃形缺陷金属地板位于下层介质基板的下表面；所述杠铃形缺陷金属地板中设置了两个结构相同的杠铃形缺陷地I和杠铃形缺陷地II；所述杠铃形缺陷地I和杠铃形缺陷地II对称设置在下层介质基板的垂直中心线两侧；所述杠铃形缺陷地I中设置了杠铃形开槽和杠铃形贴片；
所述金属短路针和金属调谐针从上至下依次贯穿上层介质基板和下层介质基板、并将方形环状开槽金属贴片和杠铃形缺陷金属地板连接起来；
所述金属短路针包括两组结构相同的U形短路针组合I和U形短路针组合II；所述U形短路针组合I和U形短路针组合II对称设置在上层介质基板的水平中心线两侧；
所述金属调谐针包括两组结构相同的调谐针组合I和调谐针组合II；所述调谐针组合I和调谐针组合II对称设置在上层介质基板的水平中心线两侧。
所述上层介质板与下层介质板紧密贴合、并且通过金属短路针和金属调谐针将上层介质板与下层介质板固定连接。
通过调整方形环状槽I、方形环状槽II、方形环状槽III和缺口的尺寸从而调节阻带；通过调整星状微带线、杠铃形开槽和杠铃形贴片的尺寸从而调节多个传输零点的位置。
通过改变U形短路针组合I和调谐针组合I的距离从而调节滤波器通带中心频率和抑制谐波；通过改变四个棒槌形带条的尺寸从而调节通带带宽；通过改变杠铃形开槽和杠铃形贴片的尺寸从而调节第一传输零点和第二传输零点的位置；通过改变输入耦合线的尺寸从而调节第三传输零点的位置。
由于采用了上述技术方案，本发明提供了一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，该滤波器通过使用方形环状槽和棒槌形带条开缺口的方式实现了宽阻带，通过使用星状微带线和杠铃形缺陷地结构在滤波器通带附近实现了多个传输零点，提高了滤波性能。此外，滤波器还具有结构紧凑、剖面低、重量轻、带宽与传输零点位置均调节灵活等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的结构分解图；
图2为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的俯视图；
图3为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的星状金属贴片结构图；
图4为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的杠铃形缺陷金属地板结构图；
图5为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的窄带S幅度参数；
图6为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的宽带S幅度参数。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-图4所示的具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，具体结构包括：上层介质基板1、方形环状开槽金属贴片2、下层介质基板3、星状金属贴片4、杠铃形缺陷金属地板5、金属短路针6和金属调谐针7。
所述方形环状开槽金属贴片2位于上层介质基板1的上表面；所述方形环状开槽金属贴片2中包括方形环状槽I 21、方形环状槽II 22和方形环状槽III 23；所述方形环状槽I21、方形环状槽II 22和方形环状槽III 23的中心都与上层介质基板1的中心重合。
所述星状金属贴片4位于下层介质基板3的上表面，所述星状金属贴片4包括输入微带线41、输出微带线42和星状微带线43。
所述输入微带线41和输出微带线42的结构相同、对称设置在星状微带线43的垂直中心线两侧；所述输入微带线41包括长方形切角微带线411和Y形微带线412。
所述星状微带线43包括输入耦合线431、输出耦合线432和四个棒槌形带条433；所述四个棒槌形带条433的结构相同、呈上下左右对称分布，且每个棒槌形带条上设置了两个缺口434；所述输入耦合线431一端与输入微带线41产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条433相连接；所述输出耦合线432一端与输出微带线42产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条433相连接；
所述杠铃形缺陷金属地板5位于下层介质基板3的下表面；所述杠铃形缺陷金属地板5中设置了两个结构相同的杠铃形缺陷地I 51和杠铃形缺陷地II 52；所述杠铃形缺陷地I 51和杠铃形缺陷地II 52对称设置在下层介质基板3的垂直中心线两侧；所述杠铃形缺陷地I51中设置了杠铃形开槽511和杠铃形贴片512；
所述金属短路针6和金属调谐针7从上至下依次贯穿上层介质基板1和下层介质基板3、并将方形环状开槽金属贴片2和杠铃形缺陷金属地板5连接起来；
所述金属短路针6包括两组结构相同的U形短路针组合I 61和U形短路针组合II62；所述U形短路针组合I 61和U形短路针组合II 62对称设置在上层介质基板1的水平中心线两侧；
所述金属调谐针7包括两组结构相同的调谐针组合I 71和调谐针组合II 72；所述调谐针组合I 71和调谐针组合II 72对称设置在上层介质基板1的水平中心线两侧。
所述上层介质板1与下层介质板3紧密贴合、并且通过金属短路针6和金属调谐针7将上层介质板1与下层介质板3固定连接。
通过调整方形环状槽I21、方形环状槽II22、方形环状槽III23和缺口434的尺寸从而调节阻带；通过调整星状微带线43、杠铃形开槽511和杠铃形贴片512的尺寸从而调节多个传输零点的位置。
通过改变U形短路针组合I 61和调谐针组合I 71的距离从而调节滤波器通带中心频率和抑制谐波；通过改变四个棒槌形带条433的尺寸从而调节通带带宽；通过改变杠铃形开槽511和杠铃形贴片512的尺寸从而调节第一传输零点和第二传输零点的位置；通过改变输入耦合线431的尺寸从而调节第三传输零点的位置。
图5为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的窄带S参数幅度曲线图。从图5可以看到，滤波器通带附近|S21|有三个传输零点，分别位于3.90GHz、4.34GHz和5.86GHz频率处，提高了滤波性能；在中心频率4.9GHz处|S21|为-1.60dB，中心频率附近|S21|变化较平坦；|S11|在4.71～5.11GHz频率范围内都小于-13.5dB。说明本发明提供的5G带通滤波器具有良好输入阻抗匹配、平坦通带和高选择性的特点。
图6为本发明具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器的宽带S参数幅度曲线图。从图6可以看出，滤波器在0～4.39GHz和5.44～17.92GHz频率范围内|S21|都小于-15dB，在0～4.37GHz和5.56～11.30GHz频率范围内|S21|都小于-20dB。说明本发明提供的5G带通滤波器具有良好的宽阻带性能。
综上所述，本发明提供了一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，通过使用方形环状槽和棒槌形带条开缺口的方式实现了宽阻带，通过使用星状微带线和杠铃形缺陷地结构在滤波器通带附近实现了多个传输零点，提高了滤波性能；双层介质基板紧密贴合，减小了5G带通滤波器的剖面；此外，还具有结构紧凑、体积小、重量轻等特点，非常适合我国5G通信系统的应用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，其特征在于：包括：上层介质基板(1)、方形环状开槽金属贴片(2)、下层介质基板(3)、星状金属贴片(4)、杠铃形缺陷金属地板(5)、金属短路针(6)和金属调谐针(7)；
所述方形环状开槽金属贴片(2)位于上层介质基板(1)的上表面；所述方形环状开槽金属贴片(2)中包括方形环状槽I(21)、方形环状槽II(22)和方形环状槽III(23)；所述方形环状槽I(21)、方形环状槽II(22)和方形环状槽III(23)的中心都与上层介质基板(1)的中心重合；
所述星状金属贴片(4)位于下层介质基板(3)的上表面，所述星状金属贴片(4)包括输入微带线(41)、输出微带线(42)和星状微带线(43)；
所述输入微带线(41)和输出微带线(42)的结构相同、对称设置在星状微带线(43)的垂直中心线两侧；所述输入微带线(41)包括长方形切角微带线(411)和Y形微带线(412)；
所述星状微带线(43)包括输入耦合线(431)、输出耦合线(432)和四个棒槌形带条(433)；所述四个棒槌形带条(433)的结构相同、呈上下左右对称分布，且每个棒槌形带条上设置了两个缺口(434)；所述输入耦合线(431)一端与输入微带线(41)产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条(433)的对称中心相连接；所述输出耦合线(432)一端与输出微带线(42)产生电磁耦合、另一端与四个棒槌形带条(433)的对称中心相连接；
所述杠铃形缺陷金属地板(5)位于下层介质基板(3)的下表面；所述杠铃形缺陷金属地板(5)中设置了两个结构相同的杠铃形缺陷地I(51)和杠铃形缺陷地II(52)；所述杠铃形缺陷地I(51)和杠铃形缺陷地II(52)对称设置在下层介质基板(3)的垂直中心线两侧；所述杠铃形缺陷地I(51)中设置了杠铃形开槽(511)和杠铃形贴片(512)；
所述金属短路针(6)和金属调谐针(7)从上至下依次贯穿上层介质基板(1)和下层介质基板(3)、并将方形环状开槽金属贴片(2)和杠铃形缺陷金属地板(5)连接起来；
所述金属短路针(6)包括两组结构相同的U形短路针组合I(61)和U形短路针组合II(62)；所述U形短路针组合I(61)和U形短路针组合II(62)对称设置在上层介质基板(1)的水平中心线两侧；
所述金属调谐针(7)包括两组结构相同的调谐针组合I(71)和调谐针组合II(72)；所述调谐针组合I(71)和调谐针组合II(72)对称设置在上层介质基板(1)的水平中心线两侧。
2.根据权利要求1所述的具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，其特征在于：所述上层介质基 板(1)与下层介质基 板(3)紧密贴合、并且通过金属短路针(6)和金属调谐针(7)将上层介质基 板(1)与下层介质基 板(3)固定连接。
3.根据权利要求1所述的具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，其特征在于：通过调整方形环状槽I(21)、方形环状槽II(22)、方形环状槽III(23)和缺口(434)的尺寸从而调节阻带；通过调整星状微带线(43)、杠铃形开槽(511)和杠铃形贴片(512)的尺寸从而调节传输零点的位置。
4.根据权利要求1所述的具有宽阻带和多个传输零点的5G带通滤波器，其特征在于：通过改变U形短路针组合I(61)和调谐针组合I(71)的距离从而调节滤波器通带中心频率和抑制谐波；通过改变四个棒槌形带条(433)的尺寸从而调节通带带宽；通过改变杠铃形开槽(511)和杠铃形贴片(512)的尺寸从而调节第一传输零点和第二传输零点的位置；通过改变输入耦合线(431)的尺寸从而调节第三传输零点的位置。
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