CN114039176A - 一种双波段频率可调的微带带通滤波器 - Google Patents

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许卫
朱接印
李宏斌
雷禾兴
李凯
方涵
陈雨阳
颜海轮
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Wuhan Binhu Electronic Co ltd
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Abstract

本发明涉及微波领域，特涉及一种双波段频率可调的微带带通滤波器。本发明的电路层包括左电路层、右电路层，除端口一外，左电路层呈上下对称结构；右电路层由左电路层以坐标原点为中心旋转180°得到，坐标系的X轴位于左电路层的水平中心线上，Y轴距离左电路层边距为0.285mm。本发明通过改变馈电点的位置对阻抗匹配进行优化，大幅度提高了插损指标，通过改变电容值，可以调节滤波器的工作频率。

Description

一种双波段频率可调的微带带通滤波器
技术领域
本发明涉及微波领域，特涉及一种双波段频率可调的微带带通滤波器，可应用于手机、电子标签等领域。
背景技术
滤波器是无线通信系统的重要组成部件，其性能的优劣直接关系到整个通信系统，要求损耗特性好、频率选择性高。一般的微带带通滤波器只有一个工作频带，可满足常规的通信产品使用需求。
但是，随着电子技术的不断发展，双波段技术的应用越来越多(如电子标签、手机天线、双波段雷达等)，因此，对双波段微带带通滤波器提出了需求。通过查阅资料，目前已有一些双波段微带带通滤波器的设计，其插损一般在0.5dB～1.5dB，体积最小为20.2mm×14mm×0.8mm。为了适应通信系统对微带滤波器越来越高的指标要求，设计一款高性能、小型化的双波段微带滤波器尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种双波段频率可调的微带带通滤波器。本发明采用半波长阶梯阻抗谐振器设计方法，通过改变馈电点的位置对阻抗匹配进行优化，提高了插损指标，通过调节谐振支节电长度来改变滤波器工作频率。本发明将插损降低到了0.4dB以下。
本发明的技术方案为：一种双波段频率可调的小型化低损耗微带带通滤波器，包括介质层、电路层和底层电路层和底层分布在介质层的两面。
其特征在于：电路层包括左电路层、右电路层，左电路层各个支节的尺寸如表所示：
位置编号 尺寸(mm) 位置编号 尺寸(mm)
x1 1.4 y3 2.18
x2 0.75 y4 1.54
x3 6.1 y5 1.42
x4 3.15 y6 1.73
x5 1.6 y7 1.76
y1 6.15 d1 0.57
y2 2
除端口一外，左电路层呈上下对称结构；右电路层由左电路层以坐标原点为中心旋转180°得到，坐标系的X轴位于左电路层的水平中心线上，Y轴距离左电路层边距为0.285mm。谐振支节y2的长度与滤波器工作频率直接相关。
根据如上所述的一种双波段频率可调的小型化低损耗微带带通滤波器，其特征在于：介质层的整个矩形区域均填充介质，填充介质的材料为PTFE Ceramic，介电常数为10.2，厚度为0.8mm。
根据如上所述的一种双波段频率可调的小型化低损耗微带带通滤波器，其特征在于：电路层覆铜箔且铜箔表面镀金，铜箔厚度0.035mm，镀金层厚度不小于0.2um。
根据如上所述的一种双波段频率可调的小型化低损耗微带带通滤波器，其特征在于：底层覆铜箔且铜箔表面镀金，铜箔厚度0.035mm，镀金层厚度不小于0.2um。
本发明的有益效果是：1、滤波器有两个工作频段，频率可调，且有极低的插损，具有灵活的频率选择性。本发明在两个工作频段以外的频率具有较高的抑制作用。2、本发明的电路结构简洁、便于批量生产，对制造精度要求不高。3、结构尺寸小，可应用在手机、电子标签等领域。
附图说明
图1滤波器电路板主视图。
图2介质层示意图。
图3滤波器电路板侧视图。
图4滤波器插损性能曲线。
图5滤波器驻波性能曲线。
图6滤波器电路板三维模型图。
附图标记说明：介质层1、电路层2、底层3、电容C1。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1和图3分别为滤波器主视图及其侧视图，图1中外边框包含的整个区域为介质层1，图3中黑色填充部分为电路层2和底层3，电路层2和底层3分布在介质层1的两面。本发明的电路层2覆铜箔且铜箔表面镀金，铜箔厚度0.035mm，镀金层厚度不小于0.2um，底层3全面覆铜箔且铜箔表面镀金，厚度与电路层2一致。
图2是介质层1示意图，整个矩形区域均填充介质，材料为PTFE Ceramic(聚四氟乙烯陶瓷)，介电常数为10.2，厚度为0.8mm。
如图1所示，本发明的电路层2包括左电路层、右电路层，左电路层各个支节的尺寸如表1所示。从结构上看，如果不考虑端口一的矩形区域，左电路层呈上下对称结构，左电路层整体层E结构，E结构内侧设置具有口字形接地点，口字形接地点与E结构通过电容C1连接。右电路层由左电路层以坐标原点为中心旋转180°得到，坐标系的X轴位于左电路层的水平中心线上，Y轴距离左电路层边距为0.285mm。左电路层的端口为端口一，右电路层的端口为端口二。端口一和端口二为滤波器的输入/输出端口，两个端口可以互换使用。端口一可与功放连接，端口二可与微波发射装置连接。
各个支节的尺寸如表1所示：
表1
位置编号 尺寸(mm) 位置编号 尺寸(mm)
x1 1.4 y3 2.18
x2 0.75 y4 1.54
x3 6.1 y5 1.42
x4 3.15 y6 1.73
x5 1.6 y7 1.76
y1 6.15 d1 0.57
y2 2
如图1所示，电容C1焊接在电路层2上，通过改变电容值，相当于改变了谐振支节y2的长度，该长度与滤波器谐振频率相关，这样可以使得滤波器工作频率发生偏移。电容的电容值在1～10pF范围内调节，可使滤波器工作频率偏移100MHz左右。可以使用相同的印制板，仅需调整电容即可使得滤波器适应不同工作频率，降低了电路复杂度。
图4、图5是C1电容值分别为2pF、3pF、4pF、5pF条件下的滤波器相关性能指标。
本发明的装置整体结构尺寸小，大小为16mm×12mm×0.87mm，可以应用在电子标签、手机天线等领域，实现便捷化高性能通讯。通过测试获得，本发明的装置在两个工作频段内的插损分别小于0.37dB和0.25dB，且实现了频率可调功能。典型的工作频率范围为S波段和C波段。
本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种双波段频率可调的微带带通滤波器，包括介质层、电路层和底层电路层，电路层和底层电路层分布在介质层的两面。
其特征在于：电路层包括左电路层、右电路层，左电路层各个支节的尺寸如表所示：
位置编号 尺寸(mm) 位置编号 尺寸(mm) x1 1.4 y3 2.18 x2 0.75 y4 1.54 x3 6.1 y5 1.42 x4 3.15 y6 1.73 x5 1.6 y7 1.76 y1 6.15 d1 0.57 y2 2
除端口一、端口二外，左电路层呈上下对称结构；左电路层整体层E结构，E结构内侧设置具有口字形接地点，口字形接地点与E结构通过电容连接；右电路层由左电路层以坐标原点为中心旋转180°得到，坐标系的X轴位于左电路层的水平中心线上，Y轴距离左电路层边距为0.285mm。
2.根据权利要求1所述的双波段频率可调的微带带通滤波器，其特征在于：电路层覆铜箔且铜箔表面镀金，铜箔厚度0.035mm，镀金层厚度不小于0.2um。
3.根据权利要求1所述的双波段频率可调的微带带通滤波器，其特征在于：电容的电容值在1～10pF范围内可调节，且调节后四个电容的电容值相同。
4.根据权利要求1至3任一项所述的双波段频率可调的微带带通滤波器，其特征在于：介质层的整个矩形区域均填充介质，填充介质的材料为PTFECeramic，介电常数为10.2，厚度为0.8mm。
5.根据权利要求1至3任一项所述的双波段频率可调的微带带通滤波器，其特征在于：底层覆铜箔且铜箔表面镀金，铜箔厚度0.035mm，镀金层厚度不小于0.2um。
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