CN117458103A - 一种滤波器以及通信设备 - Google Patents

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CN117458103A CN202311432864.6A CN202311432864A CN117458103A CN 117458103 A CN117458103 A CN 117458103A CN 202311432864 A CN202311432864 A CN 202311432864A CN 117458103 A CN117458103 A CN 117458103A
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毕晓坤
杨椰楠
徐雨
谷媛
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Shenzhen Sunway Communication Co Ltd
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Shenzhen Sunway Communication Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203—Strip line filters
    • H01P1/20309—Strip line filters with dielectric resonator

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

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,所述滤波器包括第一微带线，所述第一微带线的一端对称连接有第一平行线的一端和第二平行线的一端，所述第一平行线的另一端连接有输入端口，所述第二平行线的另一端连接有输出端口；所述第一微带线的另一端对称连接有第二微带线的一端和第四微带线的一端，所述第二微带线的另一端依次连接有第三微带线和第一开路枝节，所述第四微带线的另一端依次连接有第五微带线和第二开路枝节。通过上述方式，本申请实施例能够形成一个高选择性的带通滤波器，以实现目前通信系统对于频谱资源高效利用的要求。

Description

一种滤波器以及通信设备
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。
在实施本申请实施例的过程中，发明人发现：目前，随着日益增长的通信需求和有限频谱资源之间矛盾的加剧，各种通信系统和通信模式在频率空间上越来越接近，导致各个通信系统对其他系统的信号干扰概率增大。为高效利用频率资源和减少工作在相邻频段的不同系统之间的相互干扰，小型化宽带滤波器的高选择性研发具有很高的市场实用价值。
发明内容
本申请实施例主要解决的技术问题是提供一种滤波器，用来解决小型化宽带滤波器的高选择性问题，从而提高通信系统的频谱利用率
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，包括第一微带线，所述第一微带线的一端连接有第一平行线的一端和第二平行线的一端，所述第一平行线的另一端连接有输入端口，所述第二平行线的另一端连接有输出端口；所述第一平行线的另一端连接有第二微带线的一端和第四微带线的一端，所述第二微带线的另一端依次连接有第三微带线和第一开路枝节，所述第四微带线的另一端依次连接有第五微带线和第二开路枝节，并且所述第二开路枝节和第一开路枝节相对设置。
可选地，所述第一平行线和第二平行线关于所述第一微带线对称，所述第二微带线和第四微带线关于所述第一微带线对称，所述第三微带线和第五微带线关于所述第一微带线对称，所述第一开路枝节和第二开路枝节关于第一微带线对称。
可选地，所述第一平行线、第二平行线、第二微带线、第四微带线、第一开路枝节和第二开路枝节并行放置，并且所述第三微带线垂直连接于所述第二微带线，所述第五微带线垂直设置于所述第四微带线，所述第一微带线的一端垂直连接于所述第一平行线和第二平行线，所述第一微带线的另一端垂直连接于所述第二微带线和第四微带线。
可选地，所述第一平行线包含第一左传输线和第二左传输线，所述第一左传输线的一端连接输入端口，所述第二左传输线的一端连接第一微带线一端的一侧；所述第二平行线包含第一右传输线和第二右传输线，所述第一右传输线的一端连接输出端口，所述第二右传输线的一端连接第一微带线的一端的另一侧。
可选地，所述第一平行线的电长度和第二平行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、第二微带线的电长度、第三微带线的电长度和第一开路枝节的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长。
可选地，所述第一微带线的电长度、第四微带线的电长度、第五微带线的电长度和第二开路枝节的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长。
可选地，所述第二微带线的特征阻抗、第三微带线的特征阻抗、第四微带线的特征阻抗、第五微带线的特征阻抗、第一开路枝节的特征阻抗和第二开路枝节的特征阻抗均相等，且均为第一微带线的特征阻抗的二倍。
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：提供一种通信设备，包括上述任一项滤波器。
本申请实施例提供了一种滤波器，包括一种滤波器以及通信设备,所述滤波器包括第一微带线，所述第一微带线的一端对称连接有第一平行线的一端和第二平行线的一端，所述第一平行线的另一端连接有输入端口，所述第二平行线的另一端连接有输出端口；所述第一平行线的另一端对称连接有第二微带线的一端和第四微带线的一端，所述第二微带线的另一端依次连接有第三微带线和第一开路枝节，所述第四微带线的另一端依次连接有第五微带线和第二开路枝节。通过上述设置，可以设计出具有小型化和高选择性特征的宽带带通滤波器，在能够保证信号可高速传输的情况下减少通信设备的体积和重量，以及确保通信设备对频谱资源的高效利用。
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是本申请实施例的滤波器的拓扑结构图；
图2是本申请实施例的滤波器的奇模示意图；
图3是本申请实施例的滤波器的偶模示意图；
图4是本申请实施例的滤波器的一布局示意图；
图5是本申请实施例的滤波器的另一布局示意图；
图6是本申请实施例的滤波器S参数仿真结果图。
具体实施方式中的附图标号如下：100、滤波器；10、输入端口；20、第一平行线；30、第二平行线；40、第一微带线；50、第二微带线；51、第四微带线；60、第三微带线；61、第五微带线；70、第一开路枝节；71、第二开路枝节；80、输出端口；201、第一左传输线；202、第二左传输线；301、第一右传输线；302、第二右传输线。
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和图2，所述滤波器100包括第一微带线40，所述第一微带线40的一端连接有第一平行线20的一端和第二平行线30的一端，所述第一平行线20的另一端连接有输入端口10，所述第二平行线30的另一端连接有输出端口80；所述第一微带线40的另一端连接有第二微带线50的一端和第四微带线51的一端，所述第二微带线50的另一端依次连接有第三微带线60和第一开路枝节70，所述第四微带线51的另一端依次连接有第五微带线61和第二开路枝节71。所述第一平行线20和第二平行线30关于所述第一微带线40对称，所述第二微带线50和第四微带线51关于所述第一微带线40对称，所述第三微带线60和第五微带线61关于所述第一微带线40对称，所述第一开路枝节70和第二开路枝节71关于第一微带线40对称。所述第一平行线20、第二平行线30、第二微带线50、第四微带线51、第一开路枝节70和第二开路枝节71并行放置，且均与第一微带线40、第三微带线60和第五微带线61垂直放置，并且所述第一开路枝节70和所述第二开路枝节71相对设置，所述第一平行线20包含第一左传输线201和第二左传输线202，所述第一左传输线201的一端连接输入端口10，所述第二左传输线202的一端连接第一微带线40一端的一侧；所述第二平行线30包含第一右传输线301和第二右传输线302，所述第一右传输线301的一端连接输出端口80，所述第二右传输线302的一端连接第一微带线40的一端的另一侧。通过上述设置，达到滤波器100在具有边带的高选择性的同时，也确保了滤波器100的宽阻带内的高隔离度，并且更加小型化。
在本实施例中，所述第三微带线60垂直连接于所述第二微带线50，所述第五微带线61垂直设置于所述第四微带线51，所述第一微带线40的一端垂直连接于所述第一平行线20和第二平行线30，所述第一微带线40的另一端垂直连接于所述第二微带线50和第四微带线51。
在本申请实施例中所述第一平行线20的电长度和第二平行线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40的电长度、第二微带线50的电长度、第三微带线60的电长度和第一开路枝节70的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长；所述第一微带线40的电长度、第四微带线51的电长度、第五微带线61的电长度和第二开路枝节71的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长；所述第二微带线50的特征阻抗、第三微带线60的特征阻抗、第四微带线51的特征阻抗、第五微带线61的特征阻抗、第一开路枝节70的特征阻抗和第二开路枝节71的特征阻抗均相等，且均为第一微带线40的特征阻抗的二倍。
在本实施例中，对于该滤波器的拓扑结构，其第一平行线的奇模特征阻抗和第二平行线的奇模特征阻抗均为Zoo，第一平行线的偶模特征阻抗和第二平行线的偶模阻抗均为Zoe，第一微带线的特征阻抗为Z1，第二微带线的特征阻抗、第三微带线的特征阻抗、第四微带线的特征阻抗、第五微带线的特征阻抗、第一开路枝节的特征阻抗、第二开路枝节的特征阻抗均为2Z1。由于该拓扑结构为对称结构，其传输极点可以用奇偶模进行分析，具体地，参考图3，当Yino＝∞时，可以得出该拓扑结构拥有两个奇模传输极点。当f0为带阻滤波器的中心频率时，三个奇模传输极点对应的频率分别为：
参考图4，当YinoL+YinoR＝0时，可以得出该拓扑结构拥有三个偶模传输极点，且三个偶模传输极点对应的频率分别为：
对于此拓扑结构，其传输零点可通过以下方法算出：将组成拓扑结构的级联谐振器的ABCD矩阵依次相乘，得到该拓扑结构对应的ABCD矩阵；将该拓扑结构的ABCD矩阵转化为对应的S矩阵。当IS21I＝0时，可得出此拓扑结构有五个传输零点，且五个传输零点对应的频率分别为：
fz1＝0
fz4＝2f0
由以上分析可知，该拓扑结构拥有两个奇模传输极点、三个偶模传输极点、五个传输零点。且不论参数Zoo,Zoe,Z1的值如何变化，这些传输零极点的相对位置，即fz1<fz2<fep1<fop1<fep2<fop2<fep3<fz3<fz4<fz5，是不会变的。因此，基于此拓扑结构设计的射频滤波器只能是带通滤波器，通带内有五个传输极点，保证通带的平坦度；阻带内有五个传输零点，确保边带的高选择性以及宽阻带。
请参阅图5，所述滤波器100实例设置在介电常数为3.38，介电损耗为0.0022，厚度为0.813mm,以及尺寸大小为24.2mm*6.5mm的电路板上，其中lp为所述第一平行线20的长度和第一平行线30的长度，取值为9.9mm；sp为组成所述第一平行线20和第二平行线30的相邻传输线之间间隔的距离，取值为0.1mm；sp为组成所述第一平行线20和第二平行线30的传输线宽度，取值为0.25mm,l1为所述第一微带线的长度，取值为2.7mm；l2为所述第二微带线的长度和第四微带线的长度，取值为8.4mm；l3为第三微带线的长度和第五微带线的长度，取值为1.6mm；l4为所述第一开路枝节的长度和第二开路枝节的长度，取值为8.3mm；w1为所述第一微带线的宽度，w2为所述第二微带线的宽度、第三微带线的宽度、第四微带线的宽度、第五微带线的宽度、第一开路枝节的宽度、第二开路枝节的宽度，取值为w1＝2w2＝0.6mm。
请参阅图6，述滤波器的S参数仿真结果如图6示，滤波器100的反射系数小于-10dB的通带带宽范围为3.05-6.73GHz，通带的中心频率为4.89GHz，绝对带宽为3.68GHz，相对带宽为75.3％。此外，在通带范围内，还存在五个传输极点，分别位于3.15，3.75，5.19，5.99，6.65GHz。这五个传输极点保证了带内的低插入损耗和高平坦度的特征，并且隔离度大于20dB的阻带范围为0-2.68GHz和6.99 -12.00GHz。在第一个阻带内，有两个传输零点，分别位于0和2.59GHz；在第二个阻带，有三个传输零点，分别位于7.09GHz，10.15GHz和11.61GHz。这五个传输零点不但确定了滤波器100边带的高选择性，也确保了滤波器100的宽阻带内的高隔离度。
本申请实施例提供了一种滤波器100，包括第一微带线40，所述第一微带线40的一端连接有第一平行线20的一端和第二平行线30的一端，所述第一平行线20的另一端连接有输入端口10，所述第二平行线30的另一端连接有输出端口80；所述第一微带线40的另一端连接有第二微带线50的一端和第四微带线51的一端，所述第二微带线50的另一端依次连接有第三微带线60和第一开路枝节70，所述第四微带线51的另一端依次连接有第五微带线61和第二开路枝节71。通过上述设置，可以设计出具有小型化和高选择性特征的宽带带通滤波器，在能够保证信号可高速传输的情况下减少通信设备的体积和重量，以及确保通信设备对频谱资源的高效利用。
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，包括第一微带线，所述第一微带线的一端连接有第一平行线的一端和第二平行线的一端，所述第一平行线的另一端连接有输入端口，所述第二平行线的另一端连接有输出端口；所述第一微带线的另一端连接有第二微带线的一端和第四微带线的一端，所述第二微带线的另一端依次连接有第三微带线和第一开路枝节，所述第四微带线的另一端依次连接有第五微带线和第二开路枝节，并且所述第二开路枝节和第一开路枝节相对设置。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行线和第二平行线关于所述第一微带线对称，所述第二微带线和第四微带线关于所述第一微带线对称，所述第三微带线和第五微带线关于所述第一微带线对称，所述第一开路枝节和第二开路枝节关于第一微带线对称。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行线、第二平行线、第二微带线、第四微带线、第一开路枝节和第二开路枝节并行放置，并且所述第三微带线垂直连接于所述第二微带线，所述第五微带线垂直设置于所述第四微带线，所述第一微带线的一端垂直连接于所述第一平行线和第二平行线，所述第一微带线的另一端垂直连接于所述第二微带线和第四微带线。
4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行线包含第一左传输线和第二左传输线，所述第一左传输线的一端连接输入端口，所述第二左传输线的一端连接第一微带线一端的一侧；所述第二平行线包含第一右传输线和第二右传输线，所述第一右传输线的一端连接输出端口，所述第二右传输线的一端连接第一微带线的一端的另一侧。
5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第一平行线的电长度和第二平行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。
6.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、第二微带线的电长度、第三微带线的电长度和第一开路枝节的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长。
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、第四微带线的电长度、第五微带线的电长度和第二开路枝节的电长度之和为所述滤波器的中心频率对应的二分之一波长。
8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，
所述第二微带线的特征阻抗、第三微带线的特征阻抗、第四微带线的特征阻抗、第五微带线的特征阻抗、第一开路枝节的特征阻抗和第二开路枝节的特征阻抗均相等，且均为第一微带线的特征阻抗的二倍。
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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