CN114497936B - 一种集总元件差分宽带带通滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集总元件差分宽带带通滤波器，通过四个T型电感电容结构、两个十字型电感结构及两对串联电容形成具有三个谐振点和三个传输零点的差模通带，同时结合三个并联谐振结构产生四个共模传输零点形成共模抑制，最终形成具有结构紧凑、易集成、宽带及高频率选择性的特点的集总元件差分宽带带通滤波器。

Description

一种集总元件差分宽带带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种微波通信器件，尤其涉及一种差分宽带带通滤波器。
背景技术
滤波器是无线系统中保证频率选择与抑制的关键器件，由于无线通信设备和终端的小型化及集成化发展需求，滤波器同样需要小型化、集成化，并且具备一定的抗干扰及环境噪声免疫能力，以便适应高集成系统的复杂电磁环境。基于电感电容组成的集总参数滤波器，能够基于集成化载体实现，便于与系统进行集成及实现滤波器电路尺寸的小型化，对于终端设备及小型化系统具有重要意义。同时，实现共模抑制功能的差分集总参数滤波器，能够抑制环境噪声，提高电路及系统的抗干扰能力。所以，设计出一种集总元件差分滤波器便可满足小型化、集成化和抗干扰的需求。
现有的差分滤波器，大多采用半波长传输线谐振器、分支线结构、背对背的耦合结构及微带至槽线的过渡等方法来设计，因此尺寸较大、集成性较低，并不能满足小型化、集成化的系统发展需求。采用集总元件加载的传输线结构实现差分滤波器，可以在一定程度上减小尺寸，但是在高集成度系统中其尺寸仍显较大，需要进一步减小尺寸。除了尺寸问题及集成性问题之外，上述部分设计还存在工作带宽窄、共模抑制差等问题。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种集总元件差分宽带带通滤波器，同时满足差模宽带滤波、共模抑制、小尺寸及可集成。
技术方案：一种集总元件差分宽带带通滤波器，包括一对平衡式输入端口、一对平衡式输出端口、四个T型电路结构、两个十字型电路结构、三个并联谐振结构以及四个电容C1；
所述T型电路结构由电感L11、电感L21、电容C2组成，电感L11的一端、电感L21的一端以及电容C2的一端具有公共连接点，电容C2的另一端接地；
所述十字型电路结构由电感L12、电感L22、两个电感La组成，电感L12的一端、电感L22的一端以及两个电感La的一端具有公共连接点；
所述并联谐振结构由电感Lb和电容C3并联组成，并联谐振结构的一端接地；
输入端口1连接第一个T型电路结构中电感L11的另一端，输入端口1’连接第二个T型电路结构中电感L11的另一端，所述第一个T型电路结构中电感L21的另一端与所述第二个T型电路结构中电感L21的另一端以及第一个并联谐振结构的另一端相连；
输出端口2连接第三个T型电路结构中电感L11的另一端，输入端口2’连接第四个T型电路结构中电感L11的另一端，所述第三个T型电路结构中电感L21的另一端与所述第四个T型电路结构中电感L21的另一端以及第二个并联谐振结构的另一端相连；
第一个十字型电路结构中的一个电感La的另一端与所述第一个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感La的另一端与所述第三个T型电路结构的公共连接点相连；第二个十字型电路结构中的一个电感La的另一端与所述第二个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感La的另一端与所述第四个T型电路结构的公共连接点相连；所述第一个十字型电路结构中电感L22的另一端与所述第二个十字型电路结构中电感L22的另一端以及第三个并联谐振结构的另一端相连；
第一个电容C1和第二个电容C2串联在输入端口1、输出端口2之间，第三个电容C1和第四个电容C2串联在输入端口1’、输出端口2’之间；所述第一个十字型电路结构中的电感L12的另一端与所述第一个电容C1和第一个电容C2的公共连接点相连，所述第二个十字型电路结构中的电感L12的另一端与所述第三个电容C1和第四个电容C2的公共连接点相连。
有益效果：本发明通过四个T型电感电容结构、两个十字型电感结构及两对串联电容形成具有三个谐振点和三个传输零点的差模通带，同时结合三个并联谐振结构产生四个共模传输零点形成共模抑制，最终形成集总元件差分宽带带通滤波器，具有结构紧凑、易集成、宽带及高频率选择性的特点。
附图说明
图1为本发明集总元件差分宽带带通滤波器的电路模型；
图2为实施例中集总元件差分宽带带通滤波器的仿真结果，其中(a)为差模仿真结果，共模(b)为仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种集总元件差分宽带带通滤波器，包括一对平衡式输入端口、一对平衡式输出端口、四个T型电路结构、两个十字型电路结构、三个并联谐振结构以及四个电容C1。
T型电路结构由电感L11、电感L21、电容C2组成，电感L11的一端、电感L21的一端以及电容C2的一端具有公共连接点，电容C2的另一端接地。
十字型电路结构由电感L12、电感L22、两个电感La组成，电感L12的一端、电感L22的一端以及两个电感La的一端具有公共连接点。
并联谐振结构由电感Lb和电容C3并联组成，并联谐振结构的一端接地。
输入端口1连接第一个T型电路结构中电感L11的另一端，输入端口1’连接第二个T型电路结构中电感L11的另一端，第一个T型电路结构中电感L21的另一端与第二个T型电路结构中电感L21的另一端以及第一个并联谐振结构的另一端相连。
输出端口2连接第三个T型电路结构中电感L11的另一端，输入端口2’连接第四个T型电路结构中电感L11的另一端，第三个T型电路结构中电感L21的另一端与第四个T型电路结构中电感L21的另一端以及第二个并联谐振结构的另一端相连。
第一个十字型电路结构中的一个电感La的另一端与第一个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感La的另一端与第三个T型电路结构的公共连接点相连。第二个十字型电路结构中的一个电感La的另一端与第二个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感La的另一端与第四个T型电路结构的公共连接点相连。第一个十字型电路结构中电感L22的另一端与第二个十字型电路结构中电感L22的另一端以及第三个并联谐振结构的另一端相连。
第一个电容C1和第二个电容C2串联在输入端口1、输出端口2之间，第三个电容C1和第四个电容C2串联在输入端口1’、输出端口2’之间。第一个十字型电路结构中的电感L12的另一端与第一个电容C1和第一个电容C2的公共连接点相连，第二个十字型电路结构中的电感L12的另一端与第三个电容C1和第四个电容C2的公共连接点相连。
差分信号从端口1和端口1’组成的一对平衡式端口输入，经过两个路径到达端口2和端口2’。其中一个路径是信号经过两对串联电容C1流向端口2和端口2’；另一个路径是先经过由电感L11、电感L21和电容C2组成的一对T型电路结构，由两个电感La、电感L12和电感L22组成的一对十字型电路结构，再经过另外一对T型电路结构流向端口2和端口2’。共模信号同样从端口1和端口1’组成的一对平衡式端口输入，也是经过两个路径到达端口2和端口2’，共模信号的两条传输路径与差模的两条路径相同，但是由于差模信号传输时电路结构中心对称处等效为电壁，造成短路的效果；共模信号传输时电路结构中心对称处等效为磁壁，造成开路的效果，所以在中心对称处需要电容C3和电感Lb并联接地的结构来达到奇偶模分析的条件。
当差模信号通过两个路径时，在T型电路结构、十字型电路结构及电容的作用下形成三个谐振点，构成差模工作频带。两个路径在频带带外低端构成路径抵消形成一个传输零点，两对T型电路结构分别在频带带外高端形成一个传输零点，三个传输零点能够有效提高滤波器的频率选择性及在特定频点的抑制。
当共模信号通过两个路径时，在T型电路结构及并联谐振器的作用下形成两个传输零点，在十字型电路结构及谐振器的作用下形成另外两个传输零点。四个传输零点形成宽带的共模抑制。最终同时形成差模滤波及共模抑制。
本实例设计的一种集总元件差分宽带带通滤波器，具体参数为C1＝8pF，C2＝10pF，C3＝0.14pF，La＝17.42nH，Lb＝4nH，L11＝1.09nH，L12＝1.01nH，L21＝2.97nH，L22＝2.76nH。器件的中心频率为0.7GHz，如图2的(a)和(b)所示，差模工作时3-dB相对带宽为42.9％，三个差模传输零点分别在0.46GHz、1.18GHz、1.39GHz处；四个共模传输零点在0.61GHz、0.68GHz、0.80GHz、1.34GHz处，在0.58GHz～1.4GHz范围内共模抑制均可达20dB以上，在差模通带范围内共模抑制达到40dB以上。
相比于现有的差分滤波器，本发明的集总元件差分宽带带通滤波器进一步减小了电路尺寸，易集成，并具有宽带宽和高频率选择性的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种集总元件差分宽带带通滤波器，其特征在于，包括一对平衡式输入端口、一对平衡式输出端口、四个T型电路结构、两个十字型电路结构、三个并联谐振结构以及四个电容C 1；
所述T型电路结构由电感L 11、电感L 21、电容C 2组成，电感L 11的一端、电感L 21的一端以及电容C 2的一端具有公共连接点，电容C 2的另一端接地；
所述十字型电路结构由电感L 12、电感L 22、两个电感L a组成，电感L 12的一端、电感L 22的一端以及两个电感L a的一端具有公共连接点；
所述并联谐振结构由电感L b和电容C 3并联组成，并联谐振结构的一端接地；
输入端口1连接第一个T型电路结构中电感L 11的另一端，输入端口1’连接第二个T型电路结构中电感L 11的另一端，所述第一个T型电路结构中电感L 21的另一端与所述第二个T型电路结构中电感L 21的另一端以及第一个并联谐振结构的另一端相连；
输出端口2连接第三个T型电路结构中电感L 11的另一端，输入端口2’连接第四个T型电路结构中电感L 11的另一端，所述第三个T型电路结构中电感L 21的另一端与所述第四个T型电路结构中电感L 21的另一端以及第二个并联谐振结构的另一端相连；
第一个十字型电路结构中的一个电感L a的另一端与所述第一个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感L a的另一端与所述第三个T型电路结构的公共连接点相连；第二个十字型电路结构中的一个电感L a的另一端与所述第二个T型电路结构的公共连接点相连，另一个电感L a的另一端与所述第四个T型电路结构的公共连接点相连；所述第一个十字型电路结构中电感L 22的另一端与所述第二个十字型电路结构中电感L 22的另一端以及第三个并联谐振结构的另一端相连；
第一个电容C 1和第二个电容C 2串联在输入端口1、输出端口2之间，第三个电容C 1和第四个电容C 2串联在输入端口1’、输出端口2’之间；所述第一个十字型电路结构中的电感L 12的另一端与所述第一个电容C 1和第一个电容C 2的公共连接点相连，所述第二个十字型电路结构中的电感L 12的另一端与所述第三个电容C 1和第四个电容C 2的公共连接点相连；
通过四个T型电感电容结构、两个十字型电感结构及两对串联电容形成具有三个谐振点和三个传输零点的差模通带，同时结合三个并联谐振结构产生四个共模传输零点形成共模抑制。
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