CN117219993A - 一种滤波器以及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例涉及通信技术领域，公开了一种滤波器以及通信设备,所述滤波器包括输入端口；两个平行五线；两个开路枝节；第一微带线、第二微带线、变容二极管和输出端口；一所述开路枝节设置于所述第一微带线的一端的一侧，另一所述开路枝节设置于所述第一微带线的一端的另一侧，所述两个开路枝节相对设置；所述第一微带线的另一端与所述变容二极管的一端连接，所述变容二极管的另一端与所述第二微带线的一端连接；所述一平行五线与所述输入端口连接，所述另一平行五线与输出端口连接，一所述平行五线与一所述开路枝节平行设置。通过上述方式能够使得所述滤波器的带宽单独可调，满足多种场景使用要求，实现通信设备的小型化。
Description
技术领域
本申请实施例涉及通信技术领域，特别是涉及一种滤波器以及通信设备。
背景技术
宽带带通滤波器作为射频系统中重要的电子器件，对通信系统的好坏有着不容小觑的影响。滤波器的作用是筛选所需要的信息，尽可能交付有用的信息，过滤掉噪声等无用信息。
本申请实施例在实施过程中，发明人发现：目前，为了实现通信设备的多功能，需要在通信设备内部布置大量不同指标的射频滤波器，不仅增加了通信设备的复杂度，而且也会不利于通信设备的小型化。
发明内容
本申请实施例主要解决的技术问题是提供一种可重构滤波器，通过将变容变容二极管嵌入到第一微带线和第二微带线的中心位置，改变加载在变容二极管上的直流电压可以改变第一微带线的电长度和第二微带线的电长度之和的等效值，进而使得所述滤波器的带宽单独可调，满足多种场景使用要求，降低通信设备的设计复杂度，实现通信设备的小型化。
为解决上述技术问题，本申请实施例采用的一个技术方案是：提供一种滤波器，包括输入端口、第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节、第二开路枝节、第一微带线、第二微带线、变容二极管和输出端口；所述第一开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的一侧，所述第二开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的另一侧，所述第一开路枝节和第二开路枝节相对设置；所述第一微带线的一端与所述变容二极管的一端相连，所述变容二极管的另一端与所述第二微带线的一端相连；所述第二微带线的另一端的一侧连接所述第一平行五线的一端，所述第二微带线的另一端的另一侧连接所述第二平行五线的一端，所述第一平行五线的另一端连接所述输入端口，所述第二平行线的另一端连接所述输出端口；所述输入端口、第一平行五线、第二微带线、第二平行五线和所述输出端口依次级联在同一条直线上。
可选地，所述第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节和第二开路枝节平行设置。
可选地，所述第一微带线和第二微带线平行设置，且均与第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节、第二开路枝节垂直设置。。
可选地，第一平行五线包括第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线和第五左传输线，所述第一左传输线的一端、第三左传输线的一端和第五左传输线的一端均与第二微带线的另一端的一侧连接，所述第二左传输线的一端和第四左传输线的一端均与所述输入端口连接。
第二平行五线包括第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线和第五右传输线，所述第一右传输线的一端、第三右传输线的一端和第五右传输线的一端均与第二微带线的另一端的另一侧连接，所述第二右传输线的一端和第四右传输线的一端均与所述输出端口连接。
可选地，所述第一开路枝节和第二开路枝节关于第一微带线左右对称；所述第一平行五线和第二平行五线关于第二微带线左右对称。
可选地，所述第一开路枝节的电长度、第二开路枝节的电长度、第一平行五线的电长度和第二平行五线的电长度均为所述滤波器的中心频率对应的四分之一波长。
可选地，所述第一微带线的电长度和第二微带线的电长度均为所述滤波器的中心频率对应的八分之一波长。
可选地，所述第一微带线的特征抗阻和第二微带线的特征抗阻相等，所述第一开路枝节的特征阻抗与第二开路枝节的特征阻抗相等。
为解决上述技术问题，本申请实施例采用的另一个技术方案是：提供一种滤波器，包括输入端口、第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节、第二开路枝节、第一微带线、第二微带线、变容二极管和输出端口；所述第一开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的一侧，所述第二开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的另一侧，所述第一开路枝节和第二开路枝节相对设置；所述第一微带线的一端与所述变容二极管的一端相连，所述变容二极管的另一端与所述第二微带线的一端相连；所述第二微带线的另一端的一侧连接所述第一平行五线的一端，所述第二微带线的另一端的另一侧连接所述第二平行五线的一端，所述第一平行五线的另一端连接所述输入端口，所述第二平行线的另一端连接所述输出端口；所述输入端口、第一平行五线、第二微带线、第二平行五线和所述输出端口依次级联在同一条直线上。通过将变容二极管嵌入到第一微带线和第二微带线的中心位置，改变加载在变容二极管上的直流电压可以改变第一微带线的电长度和第二微带线的电长度之和的等效值，进而使得所述滤波器的带宽单独可调，满足多种场景使用要求，降低通信设备的设计复杂度，实现通信设备的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是本申请实施例的带宽可重构滤波器的一个布局版图；
图2是本申请实施例的带宽可重构滤波器的另一个布局版图；
图3是本申请实施例的带宽可重构滤波器的其中一个状态下S参数仿真结果图；
图4是本申请实施例的带宽可重构滤波器的其中一个状态下S参数仿真结果图；
图5是本申请实施例的带宽可重构滤波器的其中一个状态下S参数仿真结果图；
图6是本申请实施例的带宽可重构滤波器的三个状态下IS21 I参数仿真结果对比图；
具体实施方式中的附图标号如下：100、滤波器；10、输入端口；20、第一平行五线；30、第二平行五线；40、第一微带线；50、第二微带线；60、第一开路枝节；70、第二开路枝节；80、变容二极管；90、输出端口；201、第一左传输线；202、第二左传输线；203、第三左传输线；204、第四左传输线；205、第五左传输线；301、第一右传输线；302、第二右传输线；303、第三右传输线；304、第四右传输线；305、第五右传输线。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，所述滤波器100包括：输入端口10、第一平行五线20、第二平行五线30、第一开路枝节40、第二开路枝节50、第一微带线60、第二微带线70、变容二极管80和输出端口90；所述第一开路枝节40的一端设置于所述第一微带线60的一端的一侧，所述第二开路枝节50的一端设置于所述第一微带线60的一端的另一侧，所述第一开路枝节40和第二开路枝节50相对设置；所述第一微带线60的一端与所述变容二极管80的一端相连，所述变容二极管80的另一端与所述第二微带线70的一端相连；所述第二微带线70的另一端的一侧连接所述第一平行五线20的一端，所述第二微带线70的另一端的另一侧连接所述第二平行五线30的一端，所述第一平行五线20的另一端连接所述输入端口10，所述第二平行线30的另一端连接所述输出端口90；所述输入端口10、第一平行五线20、第二微带线60、第二平行五线30和所述输出端口90依次级联在同一条直线上。所述滤波器100设置有接地板，所述接地板上还设置有圆形过孔，所述圆形过孔通过可阻断射频信号的电感连接到第二微带线50；所述滤波器100还设置直流电源，所述直流电源通过保护电阻和可阻断射频信号的电感连接到所述第一开路枝节40。所述滤波器100沿所述第一微带线60和第二微带线70对称设置。
在本实施例中，所述变容二极管80嵌入于所述第一微带线60和第二微带线70之间，控制加载在所述变容二极管80上的直流电压可以改变所述变容二极管80的容值，而改变所述变容二极管80的容值会改变所述第一微带线60的电长度和第二微带线70的电长度之和的等效值，进而使得带通滤波器100的下通带边单独可调，且其陷波和上通带边不变，实现带宽可调带通滤波器100。
在一些实施例中，所述第一平行五线20、第二平行五线30、第一开路枝节40和第二开路枝节50平行设置；所述第一微带线60和第二微带线70平行设置，且均与第一平行五线20、第二平行五线30、第一开路枝节40、第二开路枝节50垂直设置；所述第一平行五线20包括第一左传输线201、第二左传输线202、第三左传输线203、第四左传输线204和第五左传输线205，所述第一左传输线201的一端、第三左传输线203的一端和第五左传输线205的一端均与第二微带线70的另一端的一侧连接，所述第二左传输线202的一端和第四左传输线204的一端均与所述输入端口10连接；所述第二平行五线30包括第一右传输线301、第二右传输线302、第三右传输线303、第四右传输线304和第五右传输线305，所述第一右传输线301的一端、第三右传输线303的一端和第五右传输线305的一端均与第二微带线70的另一端的另一侧连接，所述第二右传输线302的一端和第四右传输线304的一端均与所述输出端口连接；所述第一开路枝节40和第二开路枝节50关于第一微带线左右对称，所述第一平行五线20和第二平行五线30关于第二微带线左右对称；所述第一微带线60的特征抗阻和第二微带线70的特征抗阻相等，所述第一开路枝节40的特征阻抗与第二开路枝节50的特征阻抗相等。
在一些实施例中，所述第一开路枝节40的电长度、第二开路枝节50的电长度、第一平行五线20的电长度和第二平行五线30的电长度均为所述滤波器100的中心频率对应的四分之一波长；所述第一微带线60的电长度和第二微带线70的电长度均为所述滤波器100的中心频率对应的八分之一波长。当变容二极管的容值足够大时，通过改变第一平行五线20的物理长度、第二平行五线30的物理长度、第一开路枝节40的物理长度、第二开路枝节50的物理长度、第一微带线60的物理长度、第二微带线70的物理长度的值，可以反比线性改变带通滤波器100的工作频率和陷波的中心频率。
请参阅图2，所述滤波器100设置在材质为Rogers RO4003B的电路板上，所述电路板的介电损耗为0.0022，厚度为0.813mm,以及尺寸大小为25.0mm*14.0mm，D1为变容二极管80，采用的是Skyworks公司的SMV1215变容二极管，P1为直流电源，L1和L2为阻断射频信号的电感，目的是防止电源电路及接地电路参与射频电路工作，其中lP为组成第一平行五线20和第二平行五线30的传输线的物理长度，取值为9.6mm；wP为组成第一平行五线20和第二平行五线30的传输线的物理宽度，取值为为0.1mm；sP为组成第一平行五线20和第二平行五线30的相邻传输线的物理间隔，取值为0.25mm；l1为所述第一微带线60的物理长度，取值为6.2mm；l2为所述第二微带线70的物理长度，取值为5.4mm；l3为所述第一开路枝节40的物理长度和第二开路枝节50的物理长度，取值为9.7mm；w1为所述第一微带线60的物理长度和第二微带线70的物理长度，取值为2.2mm；w2为所述开路枝节40的物理长度和第二开路枝节50的物理长度，取值为1.5mm。
通过上述设置，所述滤波器100的一个S参数仿真结果如图3所示。0.所述滤波器100上的直流电源提供0V电压时，所述变容二极管80对应的容值为14.8pF。该滤波器100的反射系数小于-10dB的阻抗带宽范围为2.77到7.03GHz,通带中心频率为4.90GHz，通带绝对带宽为4.26GHz，通带的相对带宽为86.9％。在通带内，还有五个传输极点，分别位于2.85，3.67，4.72，6.06，6.88GHz，这五个传输极点保证了通带内的平坦度；通带内有一个传输零点形成陷波，陷波中心频率为5.22GHz，隔离度为28dB；在阻带有两个传输零点，分别位于2.25GHz和7.61GHz，可保证滤波器100的高选择性。
请参阅图4，本申请还提供了所述滤波器100在直流电源提供3.5V电压时的S参数仿真结果图，此时所述变容二极管80对应的容值为2.3pF。所述滤波器100的反射系数小于-10dB的阻抗带宽范围为3.47到7.03GHz,中心频率为5.25GHz，通带绝对带宽为3.56GHz，通带相对带宽为67.8％。在通带内，存在四个传输极点，分别位于3.64，4.79，6.02，6.88GHz，这四个传输极点保证了通带内的平坦度；通带内有一个传输零点形成陷波，陷波中心频率为5.22GHz，隔离度为28dB；在阻带有两个传输零点，分别位于2.95GHz和7.66GHz，可保证滤波器100的高选择性。
请参阅图5,本申请还提供了所述滤波器100在直流电源提供7.0V电压时的S参数仿真结果图,此时所述变容二极管60对应的容值为1.2pF。滤波器100的反射系数小于-10dB的阻抗带宽范围为4.52到7.04GHz,通带中心频率为5.78GHz，通带绝对带宽为2.52GHz，通带相对带宽为43.6％。在通带内，存在三个传输极点，分别位于4.87，5.99，6.85GHz，这三个传输极点保证了通带内的平坦度；通带内有一个传输零点形成陷波，陷波的中心频率为5.22GHz，隔离度为28dB；在阻带有两个传输零点，分别位于3.51GHz和7.75GHz，可保证所述滤波器100的高选择性。结合图3-5，所述滤波器100在直流电源提供的电压从0V增加到7.0V情况下，其相对带宽可以从86.9％下降到43.6％，且在每一个状态下都有高选择性的特征，因此，所述有高选择性和带宽调谐范围宽的优势。
请参阅图6，图6为所述滤波器100在不同工作状态下的S参数仿真结果图，由图6可知，随着直流电源提供的电压逐渐变大，滤波器100的下通带边单独朝上移动，且其陷波和上通带边不变，因此，所述滤波器100有下通带边单独可重构的特征。
本申请实施例提供了一种滤波器100，包括输入端口10、第一平行五线20、第二平行五线30、第一开路枝节40、第二开路枝节50、第一微带线60、第二微带线70、变容二极管80和输出端口90；所述第一开路枝节40的一端设置于所述第一微带线60的一端的一侧，所述第二开路枝节50的一端设置于所述第一微带线60的一端的另一侧，所述第一开路枝节40和第二开路枝节50相对设置；所述第一微带线60的一端与所述变容二极管80的一端相连，所述变容二极管80的另一端与所述第二微带线70的一端相连；所述第二微带线70的另一端的一侧连接所述第一平行五线20的一端，所述第二微带线70的另一端的另一侧连接所述第二平行五线30的一端，所述第一平行五线20的另一端连接所述输入端口10，所述第二平行线30的另一端连接所述输出端口90；所述输入端口10、第一平行五线20、第二微带线60、第二平行五线30和所述输出端口90依次级联在同一条直线上。通过将变容二极管80嵌入到第一微带线60和第二微带线70的中心位置，改变加载在变容二极管上的直流电压可以改变微带线的等效电长度，进而使得所述滤波器100的带宽单独可调，满足多种场景使用要求，降低通信设备的设计复杂度，实现通信设备的小型化。
本申请又提供通信设备实施例，所述通信设备包括上述的滤波器100，对于通信设备的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再赘述。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种滤波器，其特征在于，包括输入端口、第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节、第二开路枝节、第一微带线、第二微带线、变容二极管和输出端口；所述第一开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的一侧，所述第二开路枝节的一端设置于所述第一微带线的一端的另一侧，所述第一开路枝节和第二开路枝节相对设置；所述第一微带线的一端与所述变容二极管的一端相连，所述变容二极管的另一端与所述第二微带线的一端相连；所述第二微带线的另一端的一侧连接所述第一平行五线的一端，所述第二微带线的另一端的另一侧连接所述第二平行五线的一端，所述第一平行五线的另一端连接所述输入端口，所述第二平行线的另一端连接所述输出端口；所述输入端口、第一平行五线、第二微带线、第二平行五线和所述输出端口依次级联在同一条直线上。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节和第二开路枝节平行设置。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一微带线和第二微带线平行设置，且均与第一平行五线、第二平行五线、第一开路枝节、第二开路枝节垂直设置。
4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行五线包括第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线和第五左传输线，所述第一左传输线的一端、第三左传输线的一端和第五左传输线的一端均与第二微带线的另一端的一侧连接，所述第二左传输线的一端和第四左传输线的一端均与所述输入端口连接。
所述第二平行五线包括第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线和第五右传输线，所述第一右传输线的一端、第三右传输线的一端和第五右传输线的一端均与第二微带线的另一端的另一侧连接，所述第二右传输线的一端和第四右传输线的一端均与所述输出端口连接。
5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一开路枝节和第二开路枝节关于第一微带线左右对称；所述第一平行五线和第二平行五线关于第二微带线左右对称。
6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一开路枝节的电长度、第二开路枝节的电长度、第一平行五线的电长度和第二平行五线的电长度均为所述滤波器的中心频率对应的四分之一波长。
7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一微带线的电长度和第二微带线的电长度均为所述滤波器的中心频率对应的八分之一波长。
8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一微带线的特征抗阻和第二微带线的特征抗阻相等，所述第一开路枝节的特征阻抗与第二开路枝节的特征阻抗相等。
9.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的滤波器。
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| CN202311403142.8A CN117219993A (zh) | 2023-10-26 | 2023-10-26 | 一种滤波器以及通信设备 |
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- 2023-10-26 CN CN202311403142.8A patent/CN117219993A/zh active Pending
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