CN115425376A - 一种基于枝节加载的双通带滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种基于枝节加载的双通带滤波器，包括介质基板，介质基板的一侧设有微带线，微带线包括输入端口、输出端口和四个相互间隙耦合的多模谐振器，多模谐振器包括一个均匀阻抗线和两个位于均匀阻抗线同一侧的阶梯阻抗加载枝节。本发明提出的基于枝节加载的多模谐振器具有多模特性，可以用来设计实现两个通带。该多模谐振器采用对称结构，便于用奇偶模分析方法来对电路进行分析，且多个多模谐振器进行级联后有利于提高滤波器的带外抑制。

Description

一种基于枝节加载的双通带滤波器
技术领域
本发明涉及双通带滤波器领域，尤其涉及一种基于枝节加载的双通带滤波器。
背景技术
随着5G通信、物联网、虚拟现实等技术的迅速发展，使得频谱资源日益紧张，对微波接收设备的要求也更加苛刻。高性能、小型化、多频带、易集成的滤波器成为目前微波射频领域的研究热点。
利用微带线技术设计而成的多模谐振器因具有尺寸小、谐振模式灵活、易集成的优点，被广泛应用在多通带的滤波器设计中。目前基于多模谐振器设计的多通带滤波器总体上可以归结为两类：第一类是一腔多模型，此类滤波器利用谐振腔内不同谐振模式间的相互耦合来形成通带，但随着通带数目增加，滤波器的复杂度也会大幅增加，同时，此类滤波器一般带外抑制较差。第二类是多腔多模型，此类滤波器一般利用不同谐振腔中同一谐振模式间的相互耦合来形成通带，然而，一般情况下此类多模谐振器间不易级联，难以形成高阶滤波器，且想要独立地控制每个通带的频率和带宽也十分困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于枝节加载的双通带滤波器，结构简单、尺寸小、通带间隔离度高，且两个通带的中心频率和带宽可灵活调控。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于枝节加载的双通带滤波器，包括介质基板，介质基板的一侧设有微带线，微带线包括输入端口、输出端口和四个相互间隙耦合的多模谐振器，输入端口和输出端口相对设置，四个多模谐振器依次间隔排列于输入端口和输出端口之间，定义四个多模谐振器的排列方向为X向，与X向垂直的方向为Y向，多模谐振器包括一个均匀阻抗线和两个位于均匀阻抗线同一侧的阶梯阻抗加载枝节，均匀阻抗线的中部沿X向延伸，两个阶梯阻抗加载枝节的一端分别与均匀阻抗线的中部连接，均匀阻抗线的两端分别沿Y向弯折并延伸至均匀阻抗线远离阶梯阻抗加载枝节的一侧，两个阶梯阻抗加载枝节分别从均匀阻抗线的中部沿Y向延伸，然后两个阶梯阻抗加载枝节分别沿X向弯折并相互远离，然后两个阶梯阻抗加载枝节分别沿Y向朝着均匀阻抗线弯折，两个阶梯阻抗加载枝节沿Y向的弯折端分别与各自的阻抗矩形片连接；
输入端口上连接有第一输入馈线、第二输入馈线和第三输入馈线，输出端口上连接有第一输出馈线、第二输出馈线和第三输出馈线，第一输入馈线和第二输入馈线配合半包围在最靠近输入端口的阶梯阻抗加载枝节的外侧，通过间隙耦合实现输入端口与阶梯阻抗加载枝节的馈电，第三输入馈线的端部与均匀阻抗线最靠近输入端口的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输入端口与均匀阻抗线的馈电；第一输出馈线和第二输出馈线配合半包围在最靠近输出端口的阶梯阻抗加载枝节的外侧，通过间隙耦合实现输出端口与阶梯阻抗加载枝节的馈电，第三输出馈线的端部与均匀阻抗线最靠近输出端口的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输出端口与均匀阻抗线的馈电。
输入端口和输出端口关于微带线的中心线对称设置。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的基于枝节加载的多模谐振器具有多模特性，可以用来设计实现两个通带。该多模谐振器采用对称结构，便于用奇偶模分析方法来对电路进行分析，且多个多模谐振器进行级联后有利于提高滤波器的带外抑制。
2、鉴于该多模谐振器的自身结构特性，当多个多模谐振器耦合时，偶模耦合路径与奇模耦合路径相分离，从而实现对第二个通带的中心频率、耦合系数以及外部品质因数进行独立控制。
3、本发明提出的基于枝节加载的双通带滤波器具有5个传输零点，带外抑制度高，通带间隔离度优于80dB,并且还具有小型化、设计灵活的特点。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为微带线的示意图；
图3为多模谐振器的示意图；
图4为本发明的仿真曲线图。
图中标记：1、介质基板，2、微带线，3、输入端口，4、输出端口，5、第一输入馈线，6、第二输入馈线，7、第三输入馈线，8、第一输出馈线，9、第二输出馈线，10、第三输出馈线，11、阶梯阻抗加载枝节，12、阻抗矩形片，13、均匀阻抗线。
具体实施方式
参见附图，具体实施方式如下：
如图1所示，一种基于枝节加载的双通带滤波器，包括介质基板1，介质基板1的一侧设有微带线2。
如图2所示，微带线2包括输入端口3、输出端口4和四个相互间隙耦合的多模谐振器，输入端口3和输出端口4相对设置，四个多模谐振器依次间隔排列于输入端口3和输出端口4之间，定义四个多模谐振器的排列方向为X向，与X向垂直的方向为Y向。
如图2-3所示，多模谐振器包括一个均匀阻抗线13和两个位于均匀阻抗线13同一侧的阶梯阻抗加载枝节11，均匀阻抗线13的中部沿X向延伸，两个阶梯阻抗加载枝节11的一端分别与均匀阻抗线13的中部连接，均匀阻抗线13的两端分别沿Y向弯折并延伸至均匀阻抗线13远离阶梯阻抗加载枝节11的一侧。
如图2-3所示，两个阶梯阻抗加载枝节11分别从均匀阻抗线13的中部沿Y向延伸，然后两个阶梯阻抗加载枝节11分别沿X向弯折并相互远离，然后两个阶梯阻抗加载枝节11分别沿Y向朝着均匀阻抗线13弯折，两个阶梯阻抗加载枝节11沿Y向的弯折端分别与各自的阻抗矩形片12连接。
如图2-3所示，通过调整阶梯阻抗加载枝节11的长度L1和阻抗矩形片12沿Y向的长度L2，可以同时控制两个通带的中心频率，通过调整均匀阻抗线13上被两个阶梯阻抗加载枝节11分隔出的两端的长度L3和 L4，可以独立控制第二个通带的中心频率。也就是说，在进行双通带滤波器设计时，可以先通过调节两个阶梯阻抗加载枝节11和阻抗矩形片12的长度来确定第一个通带的中心频率，然后通过调节L 3和L 4确定第二个通带的中心频率，从而实现两个通带中心频率的灵活控制。
如图2所示，通过调整相邻两个多模谐振器的阶梯阻抗加载枝节11的沿X向的间距S 1，可以同时控制两个通带的带宽，通过调整相邻两个多模谐振器的均匀阻抗线13的沿X向的间距S 2，可以独立控制第二个通带的带宽。
如图2所示，输入端口3上连接有第一输入馈线5、第二输入馈线6和第三输入馈线7，输出端口4上连接有第一输出馈线8、第二输出馈线9和第三输出馈线10，第一输入馈线5和第二输入馈线6配合半包围在最靠近输入端口3的阶梯阻抗加载枝节11的外侧，通过间隙耦合实现输入端口3与阶梯阻抗加载枝节11的馈电，第三输入馈线7的端部与均匀阻抗线13最靠近输入端口3的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输入端口3与均匀阻抗线13的馈电。
第一输出馈线8和第二输出馈线9配合半包围在最靠近输出端口4的阶梯阻抗加载枝节11的外侧，通过间隙耦合实现输出端口4与阶梯阻抗加载枝节11的馈电，第三输出馈线10的端部与均匀阻抗线13最靠近输出端口4的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输出端口4与均匀阻抗线13的馈电。
如图2所示，第一输入馈线5和第一输出馈线8的长度均为L 5，第二输入馈线6和第二输出馈线9的长度均为L 6，第三输入馈线7和第三输出馈线10的长度均为L 7，通过调整L 5和L 6可以同时控制两个通带的外部品质因数，通过调整L 7可以独立控制第二个通带的外部品质因数。
图4说明了本发明的基于枝节加载的双通带滤波器仿真响应，其中，S 21代表滤波器的传输特性曲线，S 11代表滤波器的反射特性曲线。仿真得到两个通带的中心频率分别为4.78GHz和6.87GHz，两个通带的3-dB相对带宽分别为2.7%和1.8%，两个通带周围共产生5个传输零点:TZ1、TZ2、TZ3、TZ4、TZ5，分别位于4.36GHz、5.53GHz、6.48GHz、7.35GHz和8.61GHz处。两个通带间的隔离度优于82dB。

Claims (2)

1.一种基于枝节加载的双通带滤波器，其特征在于：包括介质基板（1），介质基板（1）的一侧设有微带线（2），微带线（2）包括输入端口（3）、输出端口（4）和四个相互间隙耦合的多模谐振器，输入端口（3）和输出端口（4）相对设置，四个多模谐振器依次间隔排列于输入端口（3）和输出端口（4）之间，定义四个多模谐振器的排列方向为X向，与X向垂直的方向为Y向，多模谐振器包括一个均匀阻抗线（13）和两个位于均匀阻抗线（13）同一侧的阶梯阻抗加载枝节（11），均匀阻抗线（13）的中部沿X向延伸，两个阶梯阻抗加载枝节（11）的一端分别与均匀阻抗线（13）的中部连接，均匀阻抗线（13）的两端分别沿Y向弯折并延伸至均匀阻抗线（13）远离阶梯阻抗加载枝节（11）的一侧，两个阶梯阻抗加载枝节（11）分别从均匀阻抗线（13）的中部沿Y向延伸，然后两个阶梯阻抗加载枝节（11）分别沿X向弯折并相互远离，然后两个阶梯阻抗加载枝节（11）分别沿Y向朝着均匀阻抗线（13）弯折，两个阶梯阻抗加载枝节（11）沿Y向的弯折端分别与各自的阻抗矩形片（12）连接；
输入端口（3）上连接有第一输入馈线（5）、第二输入馈线（6）和第三输入馈线（7），输出端口（4）上连接有第一输出馈线（8）、第二输出馈线（9）和第三输出馈线（10），第一输入馈线（5）和第二输入馈线（6）配合半包围在最靠近输入端口（3）的阶梯阻抗加载枝节（11）的外侧，通过间隙耦合实现输入端口（3）与阶梯阻抗加载枝节（11）的馈电，第三输入馈线（7）的端部与均匀阻抗线（13）最靠近输入端口（3）的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输入端口（3）与均匀阻抗线（13）的馈电；第一输出馈线（8）和第二输出馈线（9）配合半包围在最靠近输出端口（4）的阶梯阻抗加载枝节（11）的外侧，通过间隙耦合实现输出端口（4）与阶梯阻抗加载枝节（11）的馈电，第三输出馈线（10）的端部与均匀阻抗线（13）最靠近输出端口（4）的沿Y向弯折的一端通过间隙耦合实现输出端口（4）与均匀阻抗线（13）的馈电。
2.根据权利要求1所述的一种基于枝节加载的双通带滤波器，其特征在于：输入端口（3）和输出端口（4）关于微带线（2）的中心线对称设置。
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