CN113471648B - 四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器 - Google Patents

四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器，所述四模枝节加载谐振器三个枝节并联在一个均匀阻抗谐振器的两边和中间，经过连续两次奇偶模分析分别可以得到四模枝节加载谐振器的四个等效电路，四个等效电路模型为四个四分之一波长短路谐振器，其物理尺寸长度与谐振频率成反比，可以通过调节各枝节和均匀阻抗谐振器的尺寸构件不同模式的谐振频率。所述双通带带通滤波器由四模枝节加载谐振器和半波长谐振器组合得到，并通过在半波长谐振器中间并联一个阻抗匹配支节，实现第二通带可控带宽和可控回波损耗的优点。

Description

四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器。
背景技术
随着5G通信，人工智能，虚拟现实等技术的迅猛发展，有限的频谱资源与应用需求之间的矛盾日益突出，传统的窄带通信系统因传输容量小和传输速率低已无法适应这些应用场景的实际需求，因此，无线宽带技术越来越受到人们的重视。为了满足用户对不同通信模式和对高传输速率的迫切需求，现代通信系统需要将多频段技术和宽带技术结合起来，因此，宽带多通带滤波器应运而生。
带通滤波器（band-pass filter）是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC（电阻电感电容）振荡回路就是一个模拟带通滤波器。一个理想的带通滤波器应该有平稳的通带（bandpass,允许通过的频带），同时限制所有通带外频率的波通过。
双通带滤波器是实现滤波器低成本和小型化的一个研究方向，常用于天线系统中两路并行信号的处理，在提高传输效率的同时，所需的滤波器个数可以减少一半。但是，传统结构的双通带滤波器尺寸较大，电性能较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，以解决传统代替通滤波器结构尺寸较大且电性能较差的问题。
本发明的技术方案如下：
另一方面，本发明还提供一种基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，包括：
采用上述的四模枝节加载谐振器，以引入四个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，所述第一频率小于所述第二频率，所述第二频率小于所述第三频率，所述第三频率等于所述第四频率；以所述第一频率和所述第二频率作为双通带滤波器的第一带通，以所述第三频率和所述第四频率作为第二带通；其中，所述四模枝节加载谐振器包括：均匀阻抗谐振器以及依次并联在所述均匀阻抗谐振器上的第一枝节、第二枝节和第三枝节，所述第一枝节和所述第三枝节沿所述均匀阻抗谐振器的中线对称设置，所述第二枝节设置在所述均匀阻抗谐振器的中点上；所述第一枝节和所述第三枝节的长度和宽度均相等；所述四模枝节加载谐振器分别在奇模激励或偶模激励时进行奇偶模法分析等效产生4个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，所述第二枝节的宽度和导纳是所述第一枝节和所述第三枝节宽度的2倍，所述第一枝节距离所述均匀阻抗谐振器较近端点的长度等于所述第一枝节的长度，所述第二枝节距离所述均匀阻抗谐振器较近端点的长度等于所述第二枝节的长度；
半波长开路谐振器，所述半波长开路谐振器与所述四模枝节加载谐振器的第一枝节和第三枝节耦合，以对所述第三频率和所述第四频率之间的耦合系数和带宽进行调节；
阻抗匹配枝节，并联在所述半波长开路谐振器中间，以调节所述第二带通的回波损耗；
介质基板，用于承载所述四模枝节加载谐振器、所述半波长开路谐振器和所述阻抗匹配枝节。
在一些实施例中，所述双通带带通滤波器采用馈电线进行半包围式平行耦合馈电。
在一些实施例中，所述四模枝节加载谐振器的第二枝节设有金属化的过孔接地。
在一些实施例中，所述介质基板采用泰利康TLY-5介质材料，介电常数为2.2；所述四模枝节加载谐振器、所述半波长开路谐振器和所述阻抗匹配枝节采用石英晶体材料制成。
在一些实施例中，将所述四模枝节加载谐振器的均匀阻抗谐振器以及所述半波长开路谐振器设置为弯折结构，以减小结构面积。
在一些实施例中，所述四模枝节加载谐振器的第一枝节和第三枝节长度为16.45±0.01mm，第二枝节长度为9.38±0.01mm，所述第一枝节与所述第三枝节的距离为7.25±0.01mm，所述半波长开路谐振器与所述第一枝节或所述第三枝节的耦合间距为0.22±0.01mm，所述半波长开路谐振器长度为59.70±0.01mm；所述阻抗匹配枝节的宽度为0.5±0.1mm。
在一些实施例中，所述半波长开路谐振器为弯折结构，两端弯折部分长度为19.6±0.1mm。
在一些实施例中，所述介质基板高度为1.106±0.001mm。
本发明的有益效果至少是：
所述四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器中，所述四模枝节加载谐振器三个枝节并联在一个均匀阻抗谐振器的两边和中间，经过连续两次奇偶模分析分别可以得到四模枝节加载谐振器的四个等效电路，四个等效电路模型为四个四分之一波长短路谐振器，其物理尺寸长度与谐振频率成反比，可以通过调节各枝节和均匀阻抗谐振器的尺寸构件不同模式的谐振频率。所述双通带带通滤波器由四模枝节加载谐振器和半波长谐振器组合得到，并通过在半波长谐振器中间并联一个阻抗匹配支节，实现第二通带可控带宽和可控回波损耗的优点。
进一步的，所述双通带带通滤波器通过将四模枝节加载谐振器和半波长谐振器进行弯折化设置，能够在获得优良电性能的基础上，有效减少整体结构尺寸。
本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：
图1为本发明一实施例所述四模枝节加载谐振器的结构示意图；
图2为图1所述四模枝节加载谐振器在奇模激励下的奇模等效电路；
图3为图1所述四模枝节加载谐振器在偶模激励下的偶模等效电路；
图4为图2中所述奇模等效电路经奇偶模法分析得到的偶模等效电路Even 1和奇模等效电路Odd 1的结构示意图；
图5为图3所述偶模等效电路经奇偶模法分析得到的偶模等效电路Even 2和奇模等效电路Odd 2的结构示意图；
图6为本发明一实施例所述四模枝节加载谐振器谐振频率随L0的变化图；
图7为本发明一实施例所述四模枝节加载谐振器在弱耦合馈电的情况下关于枝节长度L1的谐振特性传输曲线；
图8为本发明一实施例所述四模枝节加载谐振器在弱耦合馈电的情况下关于枝节长度L2的谐振特性传输曲线；
图9为本发明一实施例所述四模枝节加载谐振器的低通带的耦合系数随着L 0的变化趋势图；
图10为本发明一实施例所述基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器各部分结合逻辑示意图；
图11为本发明一实施例所述基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器的整体结构示意图；
图12为本发明一实施例所述基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器的谐振频率随S2的变化图；
图13为本发明一实施例所述基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器的谐振频率随W3的变化图；
图14为本发明一实施例所述基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器S参数的仿真和实测结果图。
附图说明：
100：四模枝节加载谐振器； 110：均匀阻抗谐振器； 120：第一枝节；
130：第二枝节； 140：第三枝节； 200：半波长开路谐振器；
300：阻抗匹配枝节； 400：馈电线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。
近年来，运用枝节加载多模谐振器涉及带通滤波器被广泛的研究。采用枝节加载谐振器设计的滤波器实现的结构主要包括：单个多模枝节加载谐振器，多个枝节加载谐振器相互级联，枝节加载谐振器和阶跃阻抗谐振器相结合，枝节加载谐振器和缺陷地相结合。功能上枝节加载谐振器主要用于单通带，双通带，三通带和四通带带通滤波器以及频率可重构滤波器设计。耦合结构实现主要有孔耦合和平行耦合，馈电结构主要为直接抽头结构和平行耦合馈电。
本发明提供一种四模枝节加载谐振器100，如图1所示，包括：均匀阻抗谐振器110以及依次并联在均匀阻抗谐振器110上的第一枝节120、第二枝节130和第三枝节140，第一枝节120和第三枝节140沿均匀阻抗谐振器110的中线对称设置，第二枝节130设置在均匀阻抗谐振器110的中点上；第一枝节120和第三枝节140的长度和宽度均相等。
四模枝节加载谐振器100分别在奇模激励或偶模激励时进行奇偶模法分析等效产生4个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，第一频率小于第二频率，第二频率小于第三频率，第三频率等于第四频率。
在一些实施例中，第二枝节130的宽度和导纳是第一枝节120和所述第三枝节140宽度的2倍，第一枝节120距离均匀阻抗谐振器110较近端点的长度等于第一枝节120的长度，第二枝节130距离均匀阻抗谐振器110较近端点的长度等于第二枝节130的长度。
如图1所示，本实施例中的四模枝节加载谐振器100是有三个枝节并联在一个均匀阻抗谐振器110的两边和中间，第二枝节130并联在均匀阻抗谐振器110的中点，第一枝节120和第三枝节140对称并联在所述第二枝节130的两侧。第一枝节120、第二枝节130和第三枝节140的长度分别是L 1, L 2和L 1，对应的电长度为θ 1,θ 2和θ 1，宽度为W，2W和W，导纳为Y，2Y和Y。均匀阻抗谐振器110的物理长度为2 (L 1+ L 0)，第二枝节130与第一枝节120和第三枝节140的距离为L 0，对应的电长度为2 (θ 1+θ 0)。因为四模枝节加载谐振器100是对称结构，所以本实施例中采用奇偶模分析方法对四模枝节加载谐振器100进行分析。当奇模激励时，四模枝节加载谐振器100的对称面相当于“电壁”，奇模等效电路如图2所示。当偶模激励的时候，四模枝节加载谐振器100的对称面相当于“磁壁”，其偶模等效电路为图3所示。由于等效电路实质上为对称的两个短路枝节加载谐振器，可对图2再次用奇偶模法分析，如图4所示，得到其偶模等效电路Even 1和奇模等效电路Odd 1。而对图3再次用奇偶模分析可得到其偶模等效电路Even 2和奇模等效电路Odd 2。其中，图4中谐振器 Ⅳ等效电路的输入导纳表达式1和谐振器 Ⅵ等效电路的输入导纳表达式2为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
(1)
Figure 945538DEST_PATH_IMAGE002
(2)
四模枝节加载谐振器100的谐振条件根据下列公式3和4来确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
(3)
Figure 721733DEST_PATH_IMAGE004
(4)
式(3)和式(4)的解对应四模谐振器奇模图2的两个解，即Even 1和Odd 1，由此可知，θ 0只影响Even 1而不影响Odd 1。经过两次奇偶模分析分别可以得到四模枝节加载谐振器100的四个等效电路（Even 1，Even 2，Odd 1和Odd 2），四个等效电路模型为四个四分之一波长短路谐振器。从图1可知四个等效电路的物理尺寸长度与谐振频率成反比，最终根据理论得到各个模式谐振频率的关系为：f 1(Even 1 )<f 2(Even 2)<f 3(Odd 1)=f 4(Odd 2)。
如图6所示，给出了四模枝节加载谐振器100在弱耦合馈电的情况下，两个偶模谐振频率f 1(Even 1)与f 2(Even 2)归一化于两个奇模谐振频率f 3（Odd 1）与f 4(Odd 2)随着L 0的变化关系曲线图，第二枝节130与第一枝节120和第三枝节140的距离为L 0。从图6中可看出随着L 0的逐渐增加f 1与f 2逐渐变小的趋势，同时根据归一化谐振频率关系曲线可以发现两个偶模谐振频率f 1与f 2之间的差值也在减小。本发明设计的双通带滤波器低通带由两个偶模谐振频率f 1（Even 1）和f 2（Even 2）耦合形成，因此可以得出随着L 0的增加，低通带的谐振频率和耦合系数在减少。
图7和图8为四模枝节加载谐振器100在弱耦合馈电的情况下关于枝节长度L 1和L 2的谐振特性传输曲线，从图7可知，四个模式的谐振频率f 1(Even 1)，f 2(Even 2)，f 3(Odd 1)和f 4(Odd 2)随着L 1的增长都在减小，由此可知L 1影响四个模式的谐振频率，同样可以在四个奇偶模等效电路模型中观察到L 1影响四个模式的谐振频率。从图8可知，谐振频率f 1(Even 1)随着L 2的增减在逐渐的减小，而谐振频率f 2(Even 2)，f 3(Odd 1)和f 4(Odd 2)基本保持不变。由此可知L 2只影响双通带滤波器的低通带耦合系数，随着L 2的增加低通带的耦合系数也跟着增加。图9为双通带滤波器的低通带的耦合系数随着L 0的变化趋势图，从图中可以看出随着L 0的增加低通带的耦合系数在逐渐的减小。
另一方面，本发明还提供一种基于四模枝节加载谐振器100的双通带带通滤波器，基于上述四模枝节加载谐振器100构建双通带带通滤波器，如图11所示，包括：
采用上述的四模枝节加载谐振器100，以引入四个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，第一频率小于第二频率，第二频率小于第三频率，第三频率等于第四频率；以第一频率和第二频率作为双通带滤波器的第一带通，以第三频率和所述第四频率作为第二带通。
半波长开路谐振器200，半波长开路谐振器200与四模枝节加载谐振器100的第一枝节120和第三枝节140耦合，以对第三频率和第四频率之间的耦合系数和带宽进行调节。
阻抗匹配枝节300，并联在半波长开路谐振器200中间，以调节第二带通的回波损耗。
介质基板（图中未示出），用于承载四模枝节加载谐振器100、半波长开路谐振器200和阻抗匹配枝节300。
在本实施例中，基于四模枝节加载谐振器100产生的四个模式谐振频率，构建两个通带，结合前文中的说明，参照图1至5，将四模枝节加载谐振器100的各模式谐振频率中的第一频率f 1(Even 1 )和第二频率f 2(Even 2)作为双带通滤波器的第一带通，而将第三频率f 3(Odd 1)和第四频率f 4(Odd 2)作为第二通带。进一步的，通过半波长开路谐振器200与四模枝节加载谐振器100的两个枝节耦合以对第三频率f 3(Odd 1)和第四频率f 4(Odd 2)之间的耦合系数和带宽进行调节。同时，利用阻抗匹配枝节300调节第二通带的回波损耗。
具体的，通过奇偶模等效电路分析和弱耦合馈电下四个模式的特性传输曲线，可以得出四个模式的谐振频率关系为：f 1(Even 1)< f 2(Even 2)< f 3(Odd 1) = f 4(Odd 2)。以f 1(Even 1)，f 2(Even 2)作为双通带滤波器的第一通带，f 3(Odd 1)和f 4(Odd 2)作为第二通带设计一个结构紧凑的双通带滤波器。四模枝节加载谐振器100本身枝节物理长度影响着第一通带的耦合系数与谐振频率，其中，影响第一通带耦合系数与谐振频率的参数包括，四模枝节加载谐振器100中第一枝节120、第二枝节130、第三枝节140的长度，以及第二枝节130与第一枝节120或第三枝节140的距离。为了形成双通带滤波器的第二通带设计，引入如图10所示的半波长开路谐振器200与四模枝节加载谐振器100的两个枝节相耦合，控制f 3(Odd 1)和f 4(Odd 2)之间的耦合系数和带宽，并且用图10中的阻抗匹配枝节300调节第二通带的回波损耗。整个双通带滤波器由四模枝节加载谐振器100，开路半波长均匀阻抗谐振器110和阻抗匹配枝节300组成。馈电方式为半包围式平行耦合馈电，双通带带通滤波器的整体结构图如图11所示。
从图12可以看出，双通带带通滤波器第一通带第二通带的带宽受S 2的影响。随着S 2的增加，第二通带的带宽在减小，第一通带的带宽在变大，并且滤波器的第二通带带宽的变化范围远远地大于第一通带的变化范围。由此可知S 2主要影响双通带滤波器的第二通带的耦合系数。图10中的阻抗匹配枝节300可以有效的调节双通带滤波器的第二通带回波损耗。从图13可以看出，随着W 3的逐渐变小，双通带滤波器的第一通带回波损耗基本保持不变，第二通带的回波损耗变得越来越小。可以得出阻抗匹配枝节300对调节第二通带回波损耗具有显著的作用。
在一些实施例中，双通带带通滤波器采用馈电线400进行半包围式平行耦合馈电。
在一些实施例中，四模枝节加载谐振器100的第二枝节130设有金属化的过孔接地。
在一些实施例中，介质基板采用泰利康TLY-5介质材料，介电常数为2.2；四模枝节加载谐振器100、半波长开路谐振器200和阻抗匹配枝节300采用石英晶体材料制成。
在一些实施例中，将四模枝节加载谐振器100的均匀阻抗谐振器110以及半波长开路谐振器200设置为弯折结构，以减小结构面积。
在一些实施例中，四模枝节加载谐振器100的第一枝节120和第三枝节140长度为16.45±0.01mm，第二枝节130长度为9.38±0.01mm，第一枝节120与第三枝节的距离为7.25±0.01mm，半波长开路谐振器200与第一枝节120或第三枝节140的耦合间距为0.22±0.01mm，半波长开路谐振器200长度为59.70±0.01mm；阻抗匹配枝节300的宽度为0.5±0.1mm。
在一些实施例中，半波长开路谐振器200为弯折结构，两端弯折部分长度为19.6±0.1mm。
在一些实施例中，介质基板高度为1.106±0.001mm。
具体的，通过以上分析得到了双通带滤波器四模枝节加载谐振器100的频率变化规律，以及耦合系数的影响因素。四模谐振器的两个枝节与半波长谐振器级联，构成双通带滤波器的第二通带，合理的调节阻抗匹配枝节300物理尺寸可以得到第二通带的理想回波损耗。
为了验证以上理论，本实施例提供一款双通带滤波器，参照图11中的结构，设置中间的介质基板高度为h=1.106 mm，采用相对介电常数为ε r =2.2的泰康利TLY-5介质材料支撑。对应于图11中的参数为：L 0 = 5.8，L 1 = 21.8，L 2 = 1.7，L 3 = 16.45，L 4 = 14，L 5 =12.16，L 6 = 9.35，L 7 = 3，L 8 = 19.6， L 9 = 4.8，L 10 = 3，S=7.25，S 1=0.15，S 2=0.22，W 0 =3，W 1 = 0.25，W 2 = 0.5，W 3 = 0.5, 单位为mm。
进一步地，采用成都天大仪器的TD3618C矢量网络分析仪对滤波器进行了测试，实测与仿真结果如图14所示。第一通带的3 dB带宽为1.3 GHz到1.5 GHz，第二通带的3 dB带宽为2.22 GHz到2.52 GHz。双通带滤波器中心频率分别为 1.38 GHz 和 2.34 GHz。其中3dB 相对带宽分别为11%和12%，具有一个传输零点，最小插入损耗分别为0.76 dB和0.8 dB，通带内回波损耗均优于20 dB，整个电路的尺寸为0.18λ g×0.19λ g ( 28.75 mm×30.4 mm)，其中λ g为低通带中心频率对应的波长。
本实施例中，基于四模枝节加载谐振器100和半波长开路谐振器200设计了一款双通带滤波器，并采用半包围式平行耦合结构进行馈电。通过理论分析和全波电磁仿真，得到结构各个参数对滤波器性能的影响关系。四模枝节加载谐振器100通过调节枝节长度来耦合其中两个模式形成双通带滤波器的第一通带，半波长开路谐振器200与四模枝节加载谐振器100的两个枝节耦合形成第二通带，阻抗匹配枝节300的引入实现了双通带滤波器的高通带回波损耗可调节。实测结果表明该滤波器在中心频率为1.38 GHz和2.34 GHz处3 dB相对带宽分别为11%和12%，插入损耗小，通带内回波损耗低，整个电路的尺寸为0.18λ g×0.19λ g，具有尺寸紧凑、加工成本低等优点。
综上所述，所述四模枝节加载谐振器及基于该谐振器的双通带带通滤波器中，所述四模枝节加载谐振器三个枝节并联在一个均匀阻抗谐振器的两边和中间，经过连续两次奇偶模分析分别可以得到四模枝节加载谐振器的四个等效电路，四个等效电路模型为四个四分之一波长短路谐振器，其物理尺寸长度与谐振频率成反比，可以通过调节各枝节和均匀阻抗谐振器的尺寸构件不同模式的谐振频率。所述双通带带通滤波器由四模枝节加载谐振器和半波长谐振器组合得到，并通过在半波长谐振器中间并联一个阻抗匹配支节，实现第二通带可控带宽和可控回波损耗的优点。
进一步的，所述双通带带通滤波器通过将四模枝节加载谐振器和半波长谐振器进行弯折化设置，能够在获得优良电性能的基础上，有效减少整体结构尺寸。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，包括：
采用四模枝节加载谐振器，以引入四个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，所述第一频率小于所述第二频率，所述第二频率小于所述第三频率，所述第三频率等于所述第四频率；以所述第一频率和所述第二频率作为双通带滤波器的第一带通，以所述第三频率和所述第四频率作为第二带通；其中，所述四模枝节加载谐振器包括：均匀阻抗谐振器以及依次并联在所述均匀阻抗谐振器上的第一枝节、第二枝节和第三枝节，所述第一枝节和所述第三枝节沿所述均匀阻抗谐振器的中线对称设置，所述第二枝节设置在所述均匀阻抗谐振器的中点上；所述第一枝节和所述第三枝节的长度和宽度均相等；所述四模枝节加载谐振器分别在奇模激励或偶模激励时进行奇偶模法分析等效产生4个模式谐振频率，包括第一频率、第二频率、第三频率和第四频率；其中，所述第二枝节的宽度和导纳是所述第一枝节和所述第三枝节宽度的2倍，所述第一枝节距离所述均匀阻抗谐振器较近端点的长度等于所述第一枝节的长度，所述第二枝节距离所述均匀阻抗谐振器较近端点的长度等于所述第二枝节的长度；
半波长开路谐振器，所述半波长开路谐振器与所述四模枝节加载谐振器的第一枝节和第三枝节耦合，以对所述第三频率和所述第四频率之间的耦合系数和带宽进行调节；
阻抗匹配枝节，并联在所述半波长开路谐振器中间，以调节所述第二带通的回波损耗；
介质基板，用于承载所述四模枝节加载谐振器、所述半波长开路谐振器和所述阻抗匹配枝节。
2.根据权利要求1所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述双通带带通滤波器采用馈电线进行半包围式平行耦合馈电。
3.根据权利要求2所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述四模枝节加载谐振器的第二枝节设有金属化的过孔接地。
4.根据权利要求3所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述介质基板采用泰利康TLY-5介质材料，介电常数为2.2；所述四模枝节加载谐振器、所述半波长开路谐振器和所述阻抗匹配枝节采用石英晶体材料制成。
5.根据权利要求4所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，将所述四模枝节加载谐振器的均匀阻抗谐振器以及所述半波长开路谐振器设置为弯折结构，以减小结构面积。
6.根据权利要求5所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述四模枝节加载谐振器的第一枝节和第三枝节长度为16.45±0.01mm，第二枝节长度为9.38±0.01mm，所述第一枝节与所述第三枝节的距离为7.25±0.01mm，所述半波长开路谐振器与所述第一枝节或所述第三枝节的耦合间距为0.22±0.01mm，所述半波长开路谐振器长度为59.70±0.01mm；所述阻抗匹配枝节的宽度为0.5±0.1mm。
7.根据权利要求6所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述半波长开路谐振器为弯折结构，两端弯折部分长度为19.6±0.1mm。
8.根据权利要求7所述的基于四模枝节加载谐振器的双通带带通滤波器，其特征在于，所述介质基板高度为1.106±0.001mm。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3482958B2 (ja) * 2000-02-16 2004-01-06 株式会社村田製作所 高周波回路装置および通信装置
CN202373678U (zh) * 2011-12-01 2012-08-08 华南理工大学 小型化的低通带可调的双通带带通滤波器
CN103367844B (zh) * 2013-06-03 2015-03-11 华东交通大学 基于多个枝节加载的三通带高温超导滤波器
CN104124496B (zh) * 2014-07-29 2016-05-11 电子科技大学 微带三通带带通滤波器
CN107425250B (zh) * 2017-05-03 2019-12-10 华南理工大学 一种平面宽阻带双频滤波器
CN207587939U (zh) * 2017-12-12 2018-07-06 合肥中科离子医学技术装备有限公司 一种四通带微带滤波器
CN110112526B (zh) * 2019-03-29 2022-01-11 电子科技大学 一种具有双通带频率响应的微带功分器

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