CN114824701A - 一种双频滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双频滤波器，包括：第一短路谐振器、第二短路谐振器、第三短路谐振器、第四短路谐振器、输入馈线和输出馈线；四个短路谐振器均分别包括四分之一波长短路谐振器和开路枝节，开路枝节加载在该四分之一波长短路谐振器距离其开路端长度的三分之一位置处，其中四个短路谐振器的基模和第一高次模分别用于形成双频滤波器的第一通带和第二通带；第一短路谐振器和第二短路谐振器位于输入馈线的一侧且依次排布，第三短路谐振器和第四短路谐振器位于输出馈线的一侧且依次排布；输入馈线、第一短路谐振器和第二短路谐振器形成的电路结构与输出馈线、第三短路谐振器和第四短路谐振器形成的电路结构关于双频滤波器的中心轴线呈轴对称。

Description

一种双频滤波器

技术领域

本申请涉及带通滤波器技术领域，尤其涉及一种双频滤波器。

背景技术

微波滤波器是现代无线通信系统中的关键无源器件，其主要功能是选择所需要的频率信号和滤除不需要的寄生信号。滤波器的射频性能和尺寸大小直接影响和决定通信系统的性能和体积。近几十年来，随着现代通信技术的发展，各种通信标准和制式不断涌现，单个通信设备需要具备在多个通信频段工作的能力。常规地，通信射频前端包含多个工作在不同频率的单频滤波器，通过射频开关选择所需要工作频段的单频滤波器进行通信。然而由于微波滤波器的体积较大，因此该方案会导致射频前端的物理尺寸较大，不利于通信系统的小型化设计。在过去十余年，双频滤波器受到研究者越来越多的关注，其包含两个不同的工作频带。与通过射频开关选择不同频率的单频滤波器方案相比，使用双频滤波器有利于射频前端的小型化设计。对于高性能双频滤波器，高选择性、高通带隔离度、小型化尺寸及通带独立可控是其主要特征。

近年来，国内外关于双频滤波器的研究较多。在各种类型的双频滤波器中，全范数双频滤波器因其阻带包含多个传输零点，具有很高的频率选择性和通带隔离度，故非常适用于需要高性能的双频滤波器的通信系统中。这里，全范数滤波器是指一个阶数为N的滤波器能在其阻带产生N个传输零点。

目前，国内外关于全范数双频滤波器的研究较少。其中一些研究是利用四分之一波长阶梯阻抗短路谐振器设计一款四阶全范数双频滤波器，该滤波器能在阻带产生八个传输零点，具有优异的频率选择性和通带隔离度，但其两个通带由相同的物理尺寸决定，使其相互影响。另一些研究是利用一对开路枝节加载双模谐振器和两对四分之一波长短路谐振器，实现了带宽独立可控的全范数双频滤波器，其第二通带可以独立控制，但该滤波器的物理尺寸相对较大。

发明内容

本申请实施例提供了一种具有全新电路结构的第一通带可调的小型化的双频滤波器。

本申请实施例采用下述技术方案：

本申请实施例提供一种双频滤波器，包括：第一短路谐振器、第二短路谐振器、第三短路谐振器、第四短路谐振器、输入馈线和输出馈线；四个短路谐振器均分别包括四分之一波长短路谐振器和开路枝节，开路枝节加载在该四分之一波长短路谐振器距离其开路端长度的三分之一位置处，其中四个短路谐振器的基模和第一高次模分别用于形成双频滤波器的第一通带和第二通带；

第一短路谐振器和第二短路谐振器位于所述输入馈线的一侧且依次排布，第三短路谐振器和第四短路谐振器位于输出馈线的一侧且依次排布；

输入馈线、第一短路谐振器和第二短路谐振器形成的电路结构与输出馈线、第三短路谐振器和第四短路谐振器形成的电路结构关于双频滤波器的中心轴线呈轴对称。

可选地，输入馈线和输出馈线均为具有一定宽度的直线型微带线；

第一短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于所述输入馈线的直线型微带线；

第二短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第一弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，所述第一弯折结构的位置根据第一短路谐振器中开路枝节的位置设置；

第三短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第二弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，所述第二弯折结构的位置根据第四短路谐振器中开路枝节的位置设置；

第四短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于所述输出馈线的直线型微带线。

可选地，第一短路谐振器包括第一微带线、第二微带线和第三微带线，第一微带线形成四分之一波长短路谐振器，第一微带线的第一端为第一短路谐振器的短路端，第二端为开路端，第二微带线和第三微带线形成加载的开路枝节；

第一微带线与第三微带线相互平行且都与第二微带线垂直；第二微带线的第一端与第一微带线距离开路端三分之一位置点连接，第二微带线的第二端与第三微带线的第一端连接。

可选地，第二短路谐振器包括第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线和第十微带线，顺次连接的第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线形成四分之一波长短路谐振器，第四微带线的第一端为第二短路谐振器的开路端，第九微带线的第二端为第二短路谐振器的短路端，第十微带线形成加载的开路枝节；

第四微带线、第六微带线、第八微带线和第十微带线相互平行且都与第五微带线、第七微带线和第九微带线垂直；第十微带线的第一端与第五微带线距离开路端三分之一位置点连接。

可选地，第三短路谐振器包括第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线和第十七微带线，顺次连接的第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线形成四分之一波长短路谐振器，第十一微带线的第一端为第三短路谐振器的短路端，第十六微带线的第二端为第三短路谐振器的开路端，第十七微带线形成加载的开路枝节；

第十二微带线、第十四微带线、第十六微带线和第十七微带线相互平行且都与第十一微带线、第十三微带线和第十五微带线垂直；第十七微带线的第一端与第十五微带线距离开路端三分之一位置点连接。

可选地，第四短路谐振器包括第十八微带线、第十九微带线和第二十微带线，第十八微带线形成四分之一波长短路谐振器，第十八微带线的第一端为第四短路谐振器的开路端，第二端为第四短路谐振器的短路端，第十九微带线和第二十微带线形成加载的开路枝节；

第十八微带线与第二十微带线相互平行且都与第十九微带线垂直；第十九微带线的第一端与第十八微带线距离开路端三分之一位置点连接，第十九微带线的第二端与第二十微带线的第一端连接。

可选地，输入馈线包括顺次连接的第二十一微带线和第二十二微带线，第二十一微带线的第一端为源端，第二十二微带线的第二端为短路端；

所述输出馈线包括顺次连接的第二十三微带线和第二十四微带线，第二十三微带线的第一端为短路端，第二十四微带线的第二端为负载端。

可选地，输入馈线与输出馈线之间的耦合方式为磁耦合；

输入馈线与第一短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，输出馈线与第四短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合；

第一短路谐振器与第二短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，第三短路谐振器与第四短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合；

第二短路谐振器与第三短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，第一短路谐振器与第四短路谐振器之间的耦合方式为电耦合。

可选地，第二十一微带线和第二十四微带线均为特性阻抗为50欧姆的微带线。

可选地，双频滤波器还包括介质板；

第一短路谐振器、第二短路谐振器、第三短路谐振器、第四短路谐振器、输入馈线和输出馈线均位于介质板的第一表面，四个短路谐振器、输入馈线和输出馈线的短路端通过介质板的第二表面接地。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本申请实施例的双频滤波器，包括两对OSSR谐振器，两对OSSR谐振器按照全范数带通滤波器的耦合拓扑结构排列，由于OSSR谐振器的开路枝节加载在其开路端长度的三分之一位置处，由传输线电压分布的特性可知，四分之一波长短路谐振器的基模的电压分布在距离谐振器开路端长度的三分之一处不为零，而其第一高次模的电压分布在距离谐振器开路端长度的三分之一处为零。因此改变加载开路枝节的长度仅会改变其基模谐振频率，而不会影响其第一高次模谐振频率。由于本实施例的OSSR谐振器的基模和第一高次模分别用于形成双频滤波器的第一通带和第二通带，因此改变开路枝节可以独立控制第一通带的频率响应，实现第一通带的独立可调；而且OSSR谐振器具有小型化的尺寸，因此本申请实施例的双频滤波器的物理尺寸较小。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中双频滤波器的电路结构示意图；

图2为本申请实施例中双频滤波器的微带线标识示意图；

图3为本申请实施例中双频滤波器的耦合拓扑结构示意图；

图4为本申请实施例中双频带滤波器的传输响应随开路枝节长度的变化关系示意图；

图5为本申请实施例中双频滤波器的HFSS版图结构示意图；

图6为本申请实施例中双频滤波器的仿真S参数示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对前文所述，DTMB辐射源是一种较为理想外辐射源，在通过DTMB信号重构参考信号时，现有技术是利用标准PN序列与DTMB信号的帧头部分的自相关性估计参考信号频偏，但由于标准PN序列只是DTMB信号帧中的一小部分，采用这部分序列得到的频偏估计误差较大，导致后续直达波、多径杂波抑制和时频二维相关的结果恶化。

为了解决现有技术中存在的缺点，本申请实施例提出了一款结构新颖的四阶全范数双频滤波器，该双频滤波器包含两对开路枝节加载四分之一波长短路谐振器(Openstub-loadedλ/4short-circuit resonator，简称为OSSR)及输入/输出馈线。由于加载的开路枝节位于四分之一波长短路谐振器距离开路端长度的三分之一处，开路枝节仅影响谐振器的基模谐振频率，而对其第一高次模谐振频率无影响。实现该双频滤波器拥有独立可控的第一通带和小型化的物理尺寸，且具有很高的频率选择性和通带隔离度。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供了一种双频滤波器，如图1所示，提供了本申请实施例中一种双频滤波器的电路结构示意图，所述双频滤波器至少包括：第一短路谐振器OSSR1、第二短路谐振器OSSR2、第三短路谐振器OSSR3、第四短路谐振器OSSR4、输入馈线InputLine和输出馈线OutputLine。

四个短路谐振器均分别包括四分之一波长短路谐振器和开路枝节，开路枝节加载在该四分之一波长短路谐振器距离其开路端长度的三分之一位置处，也即本实施例的第一短路谐振器OSSR1、第二短路谐振器OSSR2、第三短路谐振器OSSR3和第四短路谐振器OSSR4均为OSSR谐振器。其中，四个短路谐振器的基模用于形成双频滤波器的第一通带，四个短路谐振器的第一高次模用于形成双频滤波器的第二通带。

需要说明的是，开路枝节加载在四分之一波长短路谐振器距离其开路端长度的三分之一位置处应理解为，在距离四分之一波长短路谐振器开路端总长度的三分之一附近位置加载开路枝节，例如加载在1/3L±20mm，L为四分之一波长短路谐振器的总长度。

如图1所示，第一短路谐振器OSSR1和第二短路谐振器OSSR2位于输入馈线InputLine的一侧且依次排布，第三短路谐振器OSSR3和第四短路谐振器OSSR4位于输出馈线OutputLine的一侧且依次排布；输入馈线InputLine、第一短路谐振器OSSR1和第二短路谐振器OSSR2形成的电路结构与输出馈线OutputLine、第三短路谐振器OSSR3和第四短路谐振器OSSR4形成的电路结构关于双频滤波器的中心轴线M呈轴对称。

如图1所示的双频滤波器，本申请实施例的双频滤波器包括两对OSSR谐振器，两对OSSR谐振器按照全范数带通滤波器的耦合拓扑结构排列，由于OSSR谐振器的开路枝节加载在其开路端长度的三分之一位置处，由传输线电压分布的特性可知，四分之一波长短路谐振器的基模的电压分布在距离谐振器开路端长度的三分之一处不为零，而其第一高次模的电压分布在距离谐振器开路端长度的三分之一处为零。因此改变加载开路枝节的长度仅会改变其基模谐振频率，而不会影响其第一高次模谐振频率。由于本实施例的OSSR谐振器的基模和第一高次模分别用于形成双频滤波器的第一通带和第二通带，因此改变开路枝节可以独立控制第一通带的频率响应，实现第一通带的独立可调；而且OSSR谐振器具有小型化的尺寸，因此本实施例的双频滤波器的物理尺寸较小。此外，本实施例的双频滤波器能在阻带产生八个传输零点，使两个通带具有优异的频率选择性和通带隔离度。

参考图1，在本申请的一个实施例中，输入馈线InputLine和输出馈线OutputLine均为具有一定宽度的直线型微带线。结合图1与图2，输入馈线InputLine是由宽度为w₀的直线型微带线21和宽度为w₁的直线型微带线22组成，输出馈线OutputLine由宽度为w₀的直线型微带线24和宽度为w₁的直线型微带线23组成。

在本实施例中，第一短路谐振器OSSR1中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于输入馈线InputLine的直线型微带线；结合图1与图2，第一短路谐振器OSSR1的短路谐振器是由宽度为w₂的直线型微带线01组成。

由于第一短路谐振器OSSR1与第四短路谐振器OSSR4关于双频滤波器的中心轴线M呈轴对称，类似的，第四短路谐振器OSSR4中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于输出馈线OutputLine的直线型微带线；结合图1与图2，第四短路谐振器OSSR4的短路谐振器是由宽度为w₂的直线型微带线18组成。

在本实施例中，第二短路谐振器OSSR2中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第一弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，该第一弯折结构的位置根据第一短路谐振器OSSR1中开路枝节的位置设置。结合图1与图2，第二短路谐振器OSSR2的短路谐振器是由宽度为w₂的6段直线型微带线组成，这6段直线型微带线依次为直线型微带线04、直线型微带线05、直线型微带线06、直线型微带线07、直线型微带线08和直线型微带线09。其中直线型微带线05、直线型微带线06、直线型微带线07构成第一弯折结构，该第一弯折结构相对于OSSR1的开路枝节(即直线型微带线02与直线型微带线03组成的开路枝节)设置。

由于第二短路谐振器OSSR2与第三短路谐振器OSSR3关于双频滤波器的中心轴线M呈轴对称，类似的，第三短路谐振器OSSR3中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第二弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，该第二弯折结构的位置根据第四短路谐振器OSSR4中开路枝节的位置设置。结合图1与图2，第三短路谐振器OSSR3的短路谐振器是由宽度为w₂的6段直线型微带线组成，这6段直线型微带线依次为直线型微带线11、直线型微带线12、直线型微带线13、直线型微带线14、直线型微带线15和直线型微带线16。其中直线型微带线13、直线型微带线14和直线型微带线15构成第二弯折结构，该第二弯折结构相对于OSSR4的开路枝节(即直线型微带线19与直线型微带线20组成的开路枝节)设置。

本实施例中，第一弯折结构是用于使OSSR2与OSSR1之间的耦合缝隙为s₃，第二弯折结构的设置是为了使OSSR3与OSSR4之间的耦合缝隙为s₃，以此实现双频滤波器的耦合拓扑结构。

需要说明的是，为了便于标识相关微带线的长度，图2中将一条直线型微带线分为多段进行标识，例如图2中将直线型微带线01分段标识为l₂ l₃，将直线型微带线11、09分段标识为l₆ l₇。他2仅仅是为了便于本领域技术人员观察双频滤波器相关微带线的尺寸，将直线型微带线进行分段错位标识。

参考图1，在本申请的一个实施例中，第一短路谐振器OSSR1包括第一微带线01、第二微带线02和第三微带线03，第一微带线01形成OSSR1的四分之一波长短路谐振器，第一微带线01的第一端为第一短路谐振器OSSR1的短路端，第二端为开路端，第二微带线02和第三微带线03形成加载的开路枝节；第一微带线01与第三微带线03相互平行且都与第二微带线02垂直；第二微带线02的第一端与第一微带线01距离开路端三分之一位置点连接，第二微带线02的第二端与第三微带线03的第一端连接，第三微带线03的第二端为开路端。

类似的，第四短路谐振器OSSR4包括第十八微带线18、第十九微带线19和第二十微带线20，第十八微带线18形成OSSR4的四分之一波长短路谐振器，第十八微带线18的第一端为第四短路谐振器OSSR4的开路端，第二端为第四短路谐振器OSSR4的短路端，第十九微带线19和第二十微带线20形成加载的开路枝节；第十八微带线18与第二十微带线20相互平行且都与第十九微带线19垂直；第十九微带线19的第一端与第十八微带线18距离开路端三分之一位置点连接，第十九微带线19的第二端与第二十微带线20的第一端连接，第二十微带线20的第二端为开路端。

在本实施例中，第二短路谐振器OSSR2包括第四微带线04、第五微带线05、第六微带线06、第七微带线07、第八微带线08、第九微带线09和第十微带线10，顺次连接的第四微带线04、第五微带线05、第六微带线06、第七微带线07、第八微带线08、第九微带线09形成OSSR3的四分之一波长短路谐振器，第四微带线04的第一端为第二短路谐振器OSSR2的开路端，第九微带线09的第二端为第二短路谐振器OSSR2的短路端，第十微带线10形成加载的开路枝节；第四微带线04、第六微带线06、第八微带线08和第十微带线10相互平行且都与第五微带线05、第七微带线07和第九微带线09垂直，即第四微带线04、第六微带线06、第八微带线08和第十微带线10相互平行，第五微带线05、第七微带线07和第九微带线09也相互平行，且第四微带线04、第六微带线06、第八微带线08和第十微带线10分别垂直于第五微带线05、第七微带线07和第九微带线09；第十微带线10的第一端与第五微带线05距离开路端三分之一位置点连接，第十微带线10的第二端为开路端。

类似的，第三短路谐振器OSSR3包括第十一微带线11、第十二微带线12、第十三微带线13、第十四微带线14、第十五微带线15、第十六微带线16和第十七微带线17，顺次连接的第十一微带线11、第十二微带线12、第十三微带线13、第十四微带线14、第十五微带线15、第十六微带线16形成OSSR3的四分之一波长短路谐振器，第十一微带线11的第一端为第三短路谐振器OSSR3的短路端，第十六微带线16的第二端为第三短路谐振器OSSR3的开路端，第十七微带线17形成加载的开路枝节；第十二微带线12、第十四微带线14、第十六微带线16和第十七微带线17相互平行且都与第十一微带线11、第十三微带线13和第十五微带线15垂直，即第十二微带线12、第十四微带线14、第十六微带线16和第十七微带线17相互平行，第十一微带线11、第十三微带线13和第十五微带线15相互平行，且第十二微带线12、第十四微带线14、第十六微带线16和第十七微带线17分别垂直于第十一微带线11、第十三微带线13和第十五微带线15；第十七微带线17的第一端与第十五微带线15距离开路端三分之一位置点连接，第十七微带线17的第一端为开路端。

在本实施例中，输入馈线InputLine包括顺次连接的第二十一微带线21和第二十二微带线22，第二十一微带线21的第一端为源端Port1，第二十二微带线22的第二端为短路端；输出馈线OutputLine包括顺次连接的第二十三微带线23和第二十四微带线24，第二十三微带线23的第一端为短路端，第二十四微带线24的第二端为负载端Port2。这里，第二十一微带线21和第二十四微带线24均为特性阻抗为50欧姆的微带线。

在本实施例中，具有短路端的微带线，例如微带线01、微带线09、微带线11、微带线18、微带线22和微带线23，这些微带线末端具有接地金属化过孔，通过该接地金属化过孔实现各个短路端的接地连接。

在一些实施例中，输入馈线InputLine与输出馈线OutputLine之间的耦合方式为磁耦合；输入馈线InputLine与第一短路谐振器OSSR1之间的耦合方式为磁耦合，输出馈线OutputLine与第四短路谐振器OSSR4之间的耦合方式为磁耦合；第一短路谐振器OSSR1与第二短路谐振器OSSR2之间的耦合方式为磁耦合，第三短路谐振器OSSR3与第四短路谐振器OSSR4之间的耦合方式为磁耦合；第二短路谐振器OSSR2与第三短路谐振器OSSR3之间的耦合方式为磁耦合，第一短路谐振器OSSR1与第四短路谐振器OSSR4之间的耦合方式为电耦合。

如图3所示，为本申请实施例中示出的双频滤波器的耦合拓扑结构示意图，图中实线和虚线分别表示直接耦合和交叉耦合，上标I和II分别表示第一通带和第二通带。在图中，圆圈S和L表示源和负载，圆圈1^I、2^I、3^I、4^I为四个OSSR的基模谐振频率，圆圈1^II、2^II、3^II、4^II为四个OSSR的第一高次模谐振频率。m_S1 ^I、m₄₁ ^I、m₁₂ ^I、m₂₃ ^I、m₃₄ ^I、m₁₄ ^I、m_SL ^I为第一通带的耦合系数；m_S1 ^II、m₄₁ ^II、m₁₂ ^II、m₂₃ ^II、m₃₄ ^II、m₁₄ ^II、m_SL ^II为第二通带的耦合系数。在该拓扑结构中，m₁₄ ^I、m_SL ^I、m₁₄ ^II、m_SL ^II为两个通带的交叉耦合系数，其余耦合为直接耦合系数。

结合图2，本实施例中的第一短路谐振器OSSR1和第四短路谐振器OSSR4分别包含一个长度为l₂和l₃，宽度为w₂的四分之一波长短路谐振器及一个长度为l₄和l₅，宽度为w₃的开路加载枝节。

第二短路谐振器OSSR2和第三短路谐振器OSSR2分别包含一个长度为l₆、l₇、l₈、l₉、l₁₀、l₁₁、l₁₂，宽度为w₂的四分之一波长短路谐振器及一个长度为l₁₃，宽度为w₃的开路加载枝节。

输入馈线InputLine与输出馈线OutputLine的耦合缝隙为s₁；第一短路谐振器OSSR1与输入馈线InputLine的耦合缝隙为s₂，第四短路谐振器OSSR4与输出馈线OutputLine的耦合缝隙为s₂；第二短路谐振器OSSR2与第一短路谐振器OSSR1的耦合缝隙为s₃，第三短路谐振器OSSR3与第四短路谐振器OSSR4的耦合缝隙为s₃；第一短路谐振器OSSR1与第四短路谐振器OSSR4的耦合缝隙为s₅，第二短路谐振器OSSR2与第三短路谐振器OSSR3的耦合缝隙为s₄。接地金属化过孔的半径为r₁。此外，输入馈线InputLine与输出馈线OutputLine分别包括一个长度为l₀，宽度为w₀的微带线和一个长度为l₁，宽度为w₁的微带线。

针对图2所示的双频滤波器，通过改变四个短路谐振器OSSR的开路枝节的长度，可以独立调节第一通带的频率响应，而不影响第二通带。如图4所示，当增加开路枝节的长度时，第一通带的频率响应向频率低端移动，与此同时，第二通带的频率响应保持不变。

为便于理解本申请实施例的双频滤波器，以工作于2GHz和7GHz，性能指标包含中心频率、相对带宽、回波损耗及传输零点位置的双频滤波器为例。本实施例中双频滤波器的第一通带的中心频率为2GHz，相对带宽为3％，回波损耗为15dB，预设归一化传输零点的位置为Ω_a1＝±22.8，Ω_a2＝±6.7。利用耦合矩阵优化方法，可以得到第一通带的耦合矩阵为：

本实施例中双频滤波器的第二通带的中心频率为7GHz，相对带宽为2.86％，回波损耗为15dB，预设归一化传输零点的位置为Ω_a1＝±12，Ω_a2＝±3.7。对应的第二通带的优化耦合矩阵为：

根据给出的上述耦合矩阵M₁和M₂可以获得双频滤波器的初始电路尺寸，例如得到前文所述的耦合缝隙s₁～s₅。本实施例的双频滤波器的电路结构和尺寸参数如图2所示，优化的滤波器电路尺寸为w₀＝1.55mm，w₁＝1.03mm，w₂＝0.6mm，w₃＝1，l₀＝10mm，l₁＝24mm，l₂＝15.2mm，l₃＝7.82mm，l₄＝2mm，l₅＝1.75mm，l₆＝1mm，l₇＝1.02mm，l₈＝5.8mm，l₉＝2.6mm，l₁₀＝4.92mm，l₁₁＝2.2mm，l₁₂＝7.65mm，l₁₃＝5.1mm，s₁＝2mm，s₂＝0.12mm，s₃＝0.83mm，s₄＝0.2mm，s₅＝0.4mm，d＝0.32mm，接地金属化过孔r₁＝0.35mm。

需要说明的是，第一短路谐振器OSSR1和第四短路谐振器OSSR4中开路枝节的加载位置点是距离开路端l₃-w₃/2＝7.32mm位置处，而四分之一波长短路谐振器的总长为l₂+l₃＝23.02，约为其三分之一位置处。

在本实施例中，双频滤波器还包括介质板；第一短路谐振器OSSR1、第二短路谐振器OSSR2、第三短路谐振器OSSR3、第四短路谐振器OSSR4、输入馈线InputLine和输出馈线OutputLine均位于介质板的第一表面，四个短路谐振器、输入馈线和输出馈线的短路端通过介质板的第二表面接地。

如图5所示，介质板包括第一表面S1和第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2为相背表面，四个短路谐振器、输入馈线和输出馈线均设置在第一表面S1，四个短路谐振器、输入馈线和输出馈线的短路端处通过相应的接地金属化过孔与第二表面S2的接地板连接，实现短路端的接地。

一个实施例中，介质板的基板为罗杰斯5880，其相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm，导体厚度为17μm，优化后的双频滤波器设置在该介质板的第一表面，该双频滤波器的S参数仿真结果如图6所示，图6中的双频滤波器具有较好的传输频率曲线S21和较好的反射频率曲线S11。

综合上述，本申请实施例提供了一种基于开路枝节加载四分之一波长短路谐振器OSSR的全范数双频滤波器，其工作频率为2GHz和7GHz，具有高选择性、高隔离度、第一通带独立可控及小型化尺寸的优点。该四阶全范数双频滤波器能在阻带产生八个传输零点，具有很高的频率选择性和通带隔离度，故能很好地选择出需要的信号和抑制无用信号。而且，由于使用了开路枝节加载四分之一波长短路谐振器OSSR，其第一通带的频率响应可以通过加载的开路枝节实现独立控制，而不影响第二通带的频率响应，故能增强设计和应用的灵活性。此外，与常规的四分之一波长短路谐振器和半波长谐振器相比，OSSR的物理尺寸较小，因此本发明具有小型化的尺寸。并且本实施例的双频滤波器采用微带工艺实现，具有成本低、易于与有源器件集成的优势。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种双频滤波器，其特征在于，包括：第一短路谐振器、第二短路谐振器、第三短路谐振器、第四短路谐振器、输入馈线和输出馈线；四个短路谐振器均分别包括四分之一波长短路谐振器和开路枝节，开路枝节加载在该四分之一波长短路谐振器距离其开路端长度的三分之一位置处，其中四个短路谐振器的基模和第一高次模分别用于形成双频滤波器的第一通带和第二通带；

所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器位于所述输入馈线的一侧且依次排布，所述第三短路谐振器和所述第四短路谐振器位于所述输出馈线的一侧且依次排布；

所述输入馈线、所述第一短路谐振器和所述第二短路谐振器形成的电路结构与所述输出馈线、所述第三短路谐振器和所述第四短路谐振器形成的电路结构关于双频滤波器的中心轴线呈轴对称。

2.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述输入馈线和所述输出馈线均为具有一定宽度的直线型微带线；

所述第一短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于所述输入馈线的直线型微带线；

所述第二短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第一弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，所述第一弯折结构的位置根据第一短路谐振器中开路枝节的位置设置；

所述第三短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有第二弯折结构的有一定宽度的直线型微带线，所述第二弯折结构的位置根据第四短路谐振器中开路枝节的位置设置；

所述第四短路谐振器中用于形成四分之一波长短路谐振器的微带线为具有一定宽度的直线型微带线且平行于所述输出馈线的直线型微带线。

3.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述第一短路谐振器包括第一微带线、第二微带线和第三微带线，第一微带线形成四分之一波长短路谐振器，第一微带线的第一端为第一短路谐振器的短路端，第二端为开路端，第二微带线和第三微带线形成加载的开路枝节；

第一微带线与第三微带线相互平行且都与第二微带线垂直；第二微带线的第一端与第一微带线距离开路端三分之一位置点连接，第二微带线的第二端与第三微带线的第一端连接。

4.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述第二短路谐振器包括第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线和第十微带线，顺次连接的第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线形成四分之一波长短路谐振器，第四微带线的第一端为第二短路谐振器的开路端，第九微带线的第二端为第二短路谐振器的短路端，第十微带线形成加载的开路枝节；

第四微带线、第六微带线、第八微带线和第十微带线相互平行且都与第五微带线、第七微带线和第九微带线垂直；第十微带线的第一端与第五微带线距离开路端三分之一位置点连接。

5.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述第三短路谐振器包括第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线和第十七微带线，顺次连接的第十一微带线、第十二微带线、第十三微带线、第十四微带线、第十五微带线、第十六微带线形成四分之一波长短路谐振器，第十一微带线的第一端为第三短路谐振器的短路端，第十六微带线的第二端为第三短路谐振器的开路端，第十七微带线形成加载的开路枝节；

第十二微带线、第十四微带线、第十六微带线和第十七微带线相互平行且都与第十一微带线、第十三微带线和第十五微带线垂直；第十七微带线的第一端与第十五微带线距离开路端三分之一位置点连接。

6.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述第四短路谐振器包括第十八微带线、第十九微带线和第二十微带线，第十八微带线形成四分之一波长短路谐振器，第十八微带线的第一端为第四短路谐振器的开路端，第二端为第四短路谐振器的短路端，第十九微带线和第二十微带线形成加载的开路枝节；

第十八微带线与第二十微带线相互平行且都与第十九微带线垂直；第十九微带线的第一端与第十八微带线距离开路端三分之一位置点连接，第十九微带线的第二端与第二十微带线的第一端连接。

7.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，所述输入馈线包括顺次连接的第二十一微带线和第二十二微带线，第二十一微带线的第一端为源端，第二十二微带线的第二端为短路端；

所述输出馈线包括顺次连接的第二十三微带线和第二十四微带线，第二十三微带线的第一端为短路端，第二十四微带线的第二端为负载端。

8.如权利要求1所述的双频滤波器，其特征在于，

所述输入馈线与输出馈线之间的耦合方式为磁耦合；

所述输入馈线与第一短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，所述输出馈线与第四短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合；

所述第一短路谐振器与第二短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，所述第三短路谐振器与第四短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合；

所述第二短路谐振器与第三短路谐振器之间的耦合方式为磁耦合，所述第一短路谐振器与第四短路谐振器之间的耦合方式为电耦合。

9.如权利要求7所述的双频滤波器，其特征在于，所述第二十一微带线和第二十四微带线均为特性阻抗为50欧姆的微带线。

10.如权利要求1-9任一所述的双频滤波器，其特征在于，还包括介质板；

第一短路谐振器、第二短路谐振器、第三短路谐振器、第四短路谐振器、输入馈线和输出馈线均位于介质板的第一表面，四个短路谐振器、输入馈线和输出馈线的短路端通过介质板的第二表面接地。

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