CN202534756U - 一种紧凑型双模开路环带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型双模开路环带通滤波器，用于无线通信系统等领域。紧凑型双模开路环带通滤波器包括输入馈线、输出馈线和双模开路环谐振器，开路环谐振器由微带线构成，轮廓为正方形，开口处向内连接两条直线，与开口处相对的一边中点向内连接一个Y形开路线，输入输出馈线连接SMA馈电装置。本滤波器具有尺寸小、结构紧凑、阻带高抑制度、宽阻带等特点。

Description

一种紧凑型双模开路环带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种双模开路环带通滤波器的结构设计，具体是阻带高抑制度、宽阻带的双模开路环带通滤波器，可用于无线通信系统等领域。

背景技术

微带结构的滤波器因为其易于设计、容易集成等优点在无线通信系统中得到了广泛应用。目前无线通信系统对于带通滤波器的结构和性能提出了更高的要求，即低插入损耗、高选择性、阻带高抑制度、宽阻带。目前研究集中在设计结构紧凑的带通滤波器以满足实际的需要。随着集成电路技术的发展，收发信机的体积正日趋减小，在这种趋势的要求下，滤波器的小型化研究正越来越成为研究的热点。

Jia-Sheng Hong等人在2007年“IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques”发表的论文“Dual-Mode microstrip Open-Loop Resonators and Filters”中提到的双模开路环带通滤波器(Jia-Sheng Hong，Hussein Shaman andYoung-Hoon Chun，“Dual-Mode microstrip Open-Loop Resonators and Filters，”IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，Vol.55，No.8，1764-1770，August 2007.)，其尺寸较大，对阻带的抑制度较弱。多层交叉耦合结构滤波器以及缺陷结构的阶梯阻抗滤波器虽然能够有效地减小电路尺寸，提高频率选择性，但制作成本昂贵，设计复杂。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种紧凑型双模开路环带通滤波器，此种带通滤波器具有尺寸小、结构紧凑、阻带高抑制度、宽阻带等特点。

本实用新型具体的技术方案如下：

本实用新型提出的双模开路环带通滤波器，包括输入馈线、输出馈线和双模开路环谐振器。双模开路环谐振器由微带线构成，轮廓为正方形，开口处向内连接两条直线，与开口处相对的一端连接一个Y形开路线，如图1所示。谐振器关于A-A’中线左右对称。

图2是谐振器奇模和偶模的等效电路模型。L₁、L₂、L₃和L₄是各传输线的长度，Y₁、Y₂、Y₃和Y₄是各传输线的特征导纳。如图2(a)所示，奇模输入导纳可以表示为：

$Y_{\mathrm{in},\mathrm{odd}}=\frac{Y_1}{j\tan ({\mathrm{\βL}}_1/2)}---\left(1\right)$

式中β是传播常数。由图2(b)所示，令Y₁＝Y₂＝Y₃，偶模输入导纳可以表示为：

$Y_{\mathrm{in},\mathrm{even}}={\mathrm{jY}}_1\frac{Y_1\tan ({\mathrm{\βL}}_1+{\mathrm{\βL}}_2+{\mathrm{\βL}}_3)+Y_4\tan {\mathrm{\βL}}_4}{Y_1-Y_4\tan {\mathrm{\βL}}_4\tan {\mathrm{\βL}}_3}---\left(2\right)$

谐振器谐振时，Y_in，even＝0，可得：

Y₁tan(βL₁+βL₂+βL₃)+Y₄tanβL₄＝0    (3)

因此，由图2(b)可知偶模谐振频率与L₄和Y₄有关。图3和图4是谐振器的插入损耗S₂₁随L₄和B₄参数变化的曲线。图3中，B₄为0.5mm；图4中，L₄为5mm。由图3和图4可知，改变L₄和B₄，可以调整偶模谐振频率的位置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下突出的实质性特点和显著优点：

1.双模开路环谐振器轮廓为正方形，开口处向内连接两条折线，相当于增加了微带线长度，使谐振频率点降低，从而有效地减小了滤波器的尺寸。

2.与开口处相对的一边中点向内连接一个Y形开路线，使得偶模谐振频点可调。由此谐振器构成的单通带带通滤波器，在通带附近有两个传输零点，具有阻带高抑制度和宽阻带的特性。由此谐振器构成的双通带带通滤波器，在通带附近有四个传输零点，具有阻带高抑制度和宽阻带的特性。

3.馈电装置采用SMA商用连接器，结构简单，节约成本。

附图说明

图1为紧凑型双模开路环谐振器结构布局示意图。

图2为谐振器奇模和偶模的等效电路模型。

图3为谐振器的插入损耗S₂₁随L₄参数变化的曲线。

图4为谐振器的插入损耗S₂₁随W₄参数变化的曲线。

图5为双模开路环单通带带通滤波器结构图。

图6为双模开路环单通带带通滤波器频率响应曲线。

图7为双模开路环双通带带通滤波器结构图。

图8为双模开路环双通带带通滤波器频率响应曲线。

图中：51-输入馈线，52-双模开路环谐振器，53-输出馈线，71-输入馈线，72-双模开路环谐振器，73-双模开路环谐振器，74-输出馈线。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步的说明。

参见图5，一个优选实施例1是工作于中心频率为1.62GHz的双模开路环单通带带通滤波器。如图5所示，双模开路环单通带带通滤波器包括输入馈线51、输出馈线53、双模开路环谐振器52。

本实施例双模开路环谐振器52为正方形，开口处向内连接两条直线，直线位于开路环谐振器的内部，与外轮廓微带线底边垂直。与开口处相对的一边中点向内连接一个Y形开路线，Y形开路线分叉的两条边长短相同。输入馈线51和输出馈线53长度相同，与滤波器中线左右对称。具体各部分尺寸如表1所示。

表1实施例1参数表(单位：mm)

上述双模开路环单通带带通滤波器的制作板材选用TICONIC公司的RF60A介质板，相对介电常数ε_r＝6.15，板材厚度t＝0.64mm。信号输入、输出端口为同轴馈电装置，位于输入馈线和输出馈线的外端。本实施例优选50欧姆的SMA商用连接器，节约成本。

图6是本实施例所述中心频率为1.62GHz的双模开路环单通带带通滤波器频率响应曲线，在中心频率1.62GHz附近，滤波器的3dB带宽可达11.7％，范围从1.5GHz到1.71GHz。该滤波器的插入损耗为-1dB，回波损耗为-10.5dB。在阻带范围存在两个传输零点，分别在2.0GHz和2.8GHz处，而且衰减都在45dB以下，对阻带有很强的抑制作用。该滤波器的阻带很宽，从1.8GHz到4.0GHz的插入损耗均低于-20dB。

参见图7，另一个优选实施例2是工作于中心频率为1.57GHz和2.14GHz的双模开路环双通带带通滤波器。如图7所示，双模开路环双通带带通滤波器包括输入馈线71、输出馈线74、双模开路环谐振器72、双模开路环谐振器73。

本实施例开路环谐振器72和73大小相同，均为正方形，开口处向内连接两条直线，直线位于开路环谐振器的内部，与外轮廓微带线底边垂直。与开口处相对的一边中点向内连接一个Y形开路线，Y形开路线分叉的两条边长短相同。输入馈线71和输出馈线74长度相同，与滤波器中心点呈中心对称。具体各部分尺寸如表2所示。

表2实施例2参数表(单位：mm)

所述双模开路环双通带带通滤波器的制作板材同样选用TICONIC公司的RF60A介质板，相对介电常数ε_r＝6.15，板材厚度t＝0.64mm。信号输入、输出端口为同轴馈电装置，位于输入馈线和输出馈线的外端。本实施例同样优选50欧姆的SMA商用连接器，节约成本。

图8是本实施例所述中心频率为1.57GHz和2.14GHz的双模开路环双通带通滤波器频率响应曲线，在第一中心频率1.57GHz附近，滤波器的3dB带宽可达8.9％，范围从1.51GHz到1.65GHz。该滤波器的插入损耗为-1.5dB，回波损耗为-30dB。在第二中心频率2.14GHz附近，滤波器的3dB带宽可达2.8％，范围从2.11GHz到2.17GHz。该滤波器的插入损耗为-1.5dB，回波损耗为-10dB。在阻带范围存在四个传输零点，分别在1.34GHz、1.82GHz、2.2GHz和2.48GHz处，而且衰减都在40dB以下，尤其是在2.2GHz的第三个传输零点，离第二中心频率2.14GHz很近，对阻带有很强的抑制作用。该滤波器的阻带很宽，从2.2GHz到4.5GHz的插入损耗均低于-20dB。

上述两实施例改变开路环谐振器的外轮廓微带线长度和内部折线的长度，改变Y形开路线分叉的两条边的长度，可应用于其他频率。

Claims (3)

1.一种紧凑型双模开路环带通滤波器，包括输入馈线、输出馈线和双模开路环谐振器，其特征包括：双模开路环谐振器由微带线构成，轮廓为正方形，开口处向内连接两条直线，直线位于开路环谐振器的内部，与外轮廓微带线底边垂直，与开口处相对的一边中点向内连接一个Y形开路线。

2.根据权利要求1所述的紧凑型双模开路环带通滤波器，其特征包括：双模开路环谐振器向内连接的两条直线长短相同。

3.根据权利要求1所述的紧凑型双模开路环带通滤波器，其特征包括：所述Y形开路线分叉的两条边长短相同。

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