CN202737067U - 一种三频微带滤波器 - Google Patents

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彭亚涛
张立军
冷永清
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Abstract

本实用新型公开了一种三频微带滤波器，该滤波器包括左半部分和右半部分，所述左半部分和右半部分呈镜面对称；所述左半部分由第一馈电端口、一第一谐振器、一第二谐振器和一第三谐振器组成；所述右半部分由第二馈电端口、另一第一谐振器、另一第二谐振器和另一第三谐振器组成；所述一第一谐振器和所述一第二谐振器相互嵌套，所述另一第一谐振器和所述另一第二谐振器相互嵌套，产生第一通带和第三通带；所述一第三谐振器连接于所述第一谐振器的中间位置，所述另一第三谐振器连接于所述另一第一谐振器的中间位置，产生第二通带；该滤波器为平面结构，具有体积小、易于制造等特点，可用于不同场合的微波信号选择和传输。

Description

一种三频微带滤波器
技术领域
本实用新型属于无线通信技术领域，特别涉及滤波器领域。
背景技术
随着移动通信的广泛普及以及产品需求的提升，无线通信技术日新月异，新的通信体制不断被提出。为了提高系统集成度，单个收发机能够兼容不同的通信模式的多频段接收机应运而生，在多频接收机中的多频滤波器器件成为研究的重点之一，作为通信系统的组成部分，其发挥了重要的作用，如提取有用的电磁波信号，抑制杂波信号和无用信号，增加通信信号之间的隔离度都可以通过滤波器实现。
在各类文献中提出了不同的三频滤波器的结构，其主要实现方式有以下几种：一种是三个工作在不同频带的滤波器通过统一的馈电端口实现三频滤波特性；另一种是应用单个谐振器的多模谐振特性产生三频特性。还可应用一个双模特性谐振器与一个单模谐振器组合，统一馈电，构成三频滤波器。对于第一种方式，由于其三个滤波器的独立性，一方面可以独立调节各个频带的特性，但是另一方面这种组合形式的滤波器也造成了电路面积大，不利于通信系统的轻小型化，实际应用场合和价值不大。第二种方式能够得到较紧凑的三频滤波器，但三模谐振器产生的三个通带之间的隔离度往往不高，需要额外的馈电模式产生传输零点来提高隔离度，这也增加了电路的面积。
一篇中国专利申请(公开号：CN102035057A)公开了一种平面的带宽可控的三频滤波器，滤波器由多个U型谐振器组成，通过特殊组合结构以及馈电方式构成，但是滤波器的面积相对较大，且通带之间没有多个零点，隔离度不够。在因此需要一种既保持电路的紧凑性，又能获取好的通带隔离度，并且通带特性可以相对独立调整的三频微带滤波器。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种占用电路面积小，通带之间隔离度良好，通带可相对独立调节的三频微带滤波器。
(二)技术方案
本实用新型提供一种占用电路面积小，通带之间隔离度良好，通带可相对独立调节的三频微带滤波器。
所述滤波器包括左半部分和右半部分，所述左半部分和右半部分呈镜面对称。每个部分都由馈电端口以及若干微带线组成。所述滤波器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、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、第十微带线、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、第十七微带线和第十八微带线。所述第一微带线和第二微带线作为馈电端口。
左半部分的第一谐振器由所述第五微带线、第九微带线和第七微带线构成。右半部分的第一谐振器对称于左半部分的第一谐振器，由第六微带线、第八微带线和第十微带线构成。
左半部分的第二谐振器由所述第十一微带线和第十三微带线构成。右半部分的第二谐振器对称于左半部分的第二谐振器，由第十二微带线和第十四微带线构成。
左半部分的第三谐振器由所述第十五微带线和第十七微带线构成。右半部分的第三谐振器对称于左半部分的第三谐振器，由第十六微带线和第十八微带线构成。
所述第三微带线和第四微带线连接所述左半部分的第一谐振器和第二谐振器以及右半部分的第一谐振器和第二谐振器，且所述第三微带线和第四微带线优选为渐变形状。
所述第五微带线连接所述第七微带线，所述第六微带线连接所述第八微带线；所述第七微带线连接所述第九微带线，所述第八微带线连接所述第十微带线。所述第九微带线和第十微带线分别垂直连接于所述第三微带线和第四微带线；所述第十一微带线的一端垂直连接于所述第一微带线，另一端垂直连接于所述第十三微带线；所述第十二微带线的一端垂直连接于所述第二微带线，另一端垂直连接于所述第十四微带线；所述第十五微带线的一端连接于所述第九微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十七微带线；所述第十六微带线的一端连接于所述第十微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十八微带线。所述第五微带线和第十一微带线之间有缝隙；所述第七微带线和第十三微带线之间有缝隙；所述第六微带线和第十二微带线之间有缝隙；所述第八微带线和第十四微带线之间有缝隙；所述第九微带线和第十微带线之间有缝隙。
在所述左半部分和右半部分中，所述第一谐振器和第二谐振器相互嵌套，减小了电路面积，并且通过缝隙耦合，可产生三频滤波器的第一通带和第三通带，可以调节构成所述第一谐振器和第二谐振器的微带线参数来控制第一通带和第三通带的频率特性，可同通过调节缝隙宽度调节耦合系数，从而控制通带带宽。
在所述左半部分和右半部分中，所述第三谐振器通过连接于所述第一谐振器的中间位置，可以产生三频滤波器的第二通带。所述第三谐振器嵌套在所述第一谐振器和第二谐振器的中间，减小了电路面积。
在所述左半部分和右半部分中，通过所述第九微带线和第十微带线之间的缝隙相互耦合，构成微波信号通过两个对称部分的传输通路，并产生频率响应特性中的三个传输零点。在所述左半部分中，第五微带线和第十一微带线之间通过缝隙耦合，第七微带线和第十三微带线之间通过缝隙耦合，产频率响应中的两个传输零点。在所述右半部分中，第六微带线和第十二微带线之间通过缝隙耦合，第八微带线和第十四微带线之间通过缝隙耦合，产频率响应中的两个传输零点。所述第三微带线和第四微带线，分别连接两个对称部分中的第一谐振器和第二谐振器，所述第三微带线和第四微带线用于改善滤波器的通带特性。
第三谐振器加载于第一谐振器上，作为第一谐振器和第二谐振器构成双频特性滤波器的负载的一部分，这种负载型连接结构使第一谐振器和第二谐振器的谐振频率减小，使得电路面积更为紧凑。
(三)有益效果
本实用新型中所提供的滤波器采用相互三重嵌套结构，并且谐振器之间的加载方式能够使得滤波的整体面积很小，空间利用率高。本实用新型中采用微带线耦合结构作为滤波器信号输出通路的一部分能够自然生成多个传输零点，增加了通带之间的隔离度，使得所提出的滤波器既保持了紧凑的结构，又保持了较高的通带隔离度，不需要额外的馈电方式用于生成传输零点，减小了电路的复杂度。
附图说明
图1是本实用新型所提供的滤波器的结构示意图；
图2是本实用新型所提供的滤波器的参数标记示意图；
图3为本实用新型所提供的滤波器的频率响应曲线。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型所提供的滤波器的结构示意图。图2是本实用新型所提供的滤波器的参数标记示意图。
如图1和2所示，所述滤波器由左半部分A和右半部分B构成。所述左半部分A和右半部分B呈对称结构。每个部分都由一个馈电端口和若干微带线组成。
所述滤波器包括第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4、第五微带线5、第六微带线6、第七微带线7、第八微带线8、第九微带线9、第十微带线10、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、第十七微带线17和第十八微带线18。所述第一微带线和第二微带线作为馈电端口。
左半部分的第一谐振器HSR1由所述第五微带线、第九微带线和第七微带线构成。所述第五微带线、第九微带线和第十微带线的宽度都为W1，所述第五微带线、第九微带线和第十微带线的总长度为d1。
右半部分的第一谐振器HSR1，对称于左半部分的第一谐振器，由第六微带线、第八微带线和第十微带线构成。所述第十微带线、第八微带线和第六微带线的宽度也为W1，所述第十微带线、第八微带线和第六微带线的总长度为d1。
左半部分的第二谐振器HSR2由所述第十一微带线和第十三微带线构成。所述第十一微带线和第十三微带线的宽度都为W2，所述第十一微带线和第十三微带线的总长度为d2。
右半部分的第二谐振器HSR2，对称于左半部分的第二谐振器，由第十二微带线和第十四微带线构成。所述第十二微带线和第十四微带线的宽度都为W2，所述第十二微带线和第十四微带线的总长度为d2。
左半部分的第三谐振器HSR3由所述第十五微带线和第十七微带线构成。所述第十五微带线和第十七微带线的宽度都为W3，所述第十五微带线和第十七微带线的总长度为d3。
右半部分的第三谐振器HSR3，对称于左半部分的第三谐振器，由第十六微带线和第十八微带线构成。所述第十六微带线和第十八微带线的宽度都为W3，所述第十六微带线和第十八微带线的总长度为d3。
所述第三微带线和第四微带线连接所述左半部分的第一谐振器和第二谐振器以及右半部分的第一谐振器和第二谐振器，且所述第三微带线和第四微带线优选为渐变形状。
所述第五微带线连接所述第七微带线，所述第六微带线连接所述第八微带线。
所述第七微带线连接所述第九微带线，所述第八微带线连接所述第十微带线。
所述第九微带线和第十微带线分别垂直连接于所述第三微带线和第四微带线。
所述第十一微带线的一端垂直连接于所述第一微带线，另一端垂直连接于所述第十三微带线。
所述第十二微带线的一端垂直连接于所述第二微带线，另一端垂直连接于所述第十四微带线。
所述第十五微带线的一端连接于所述第九微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十七微带线。
所述第十六微带线的一端连接于所述第十微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十八微带线。
所述第五微带线和第十一微带线之间有缝隙；所述第七微带线和第十三微带线之间有缝隙；所述第六微带线和第十二微带线之间有缝隙；所述第八微带线和第十四微带线之间有缝隙；所述第九微带线和第十微带线之间有缝隙。
在所述左半部分和右半部分中，所述第一谐振器和第二谐振器相互嵌套，减小了电路面积，并且通过缝隙耦合，可产生三频滤波器的第一通带和第三通带，可以调节构成所述第一谐振器和第二谐振器的微带线参数来控制第一通带和第三通带的频率特性，可同通过调节缝隙宽度调节耦合系数，从而控制通带带宽。
在所述左半部分和右半部分中，所述第三谐振器通过连接于所述第一谐振器的中间位置，可以产生三频滤波器的第二通带。所述第三谐振器嵌套在所述第一谐振器和第二谐振器的中间，减小了电路面积。
在所述左半部分和右半部分中，通过所述第九微带线和第十微带线之间的缝隙相互耦合，构成微波信号通过两个对称部分的传输通路，并产生频率响应特性中的三个传输零点。在所述左半部分中，第五微带线和第十一微带线之间通过缝隙耦合，第七微带线和第十三微带线之间通过缝隙耦合，产频率响应中的两个传输零点。在所述右半部分中，第六微带线和第十二微带线之间通过缝隙耦合，第八微带线和第十四微带线之间通过缝隙耦合，产频率响应中的两个传输零点。所述第三微带线和第四微带线，分别连接两个对称部分中的第一谐振器和第二谐振器，所述第三微带线和第四微带线用于改善三频滤波器的通带特性。
优选地，作为馈电端口的第一微带线和第二微带线的特征阻抗都为50Ω。
优选地，所述滤波器的三个工作频带的中心频率分别为0.9GHz、2.1GHz、3.6GHz。所述滤波器的衬底材料的介电常数为2.55，厚度为0.787mm，在10GHz的损耗角正切为0.0021。
优选地，作为馈电端口的第一微带线和第二微带线的宽度都为2.18mm，第三微带线和第四微带线的宽端宽度都为2.18mm，窄端宽度都为0.28mm。
优选地，第一谐振器的总长度d1为53.7mm，第一谐振器的微带线宽度W1为0.28mm，第五微带线和第六微带线的长度都为24.4mm，第七微带线和第八微带线的长度都为4.3mm，第九微带线和第十微带线的长度都为25mm。
优选地，第二谐振器的总长度d2为27.8mm；第二谐振器的微带线宽度W2为0.6mm，第十一微带线和第十二微带线的长度都为24mm，第十三微带线和第十四微带线的长度都为3.8mm。
优选地，第三谐振器的总长度d3为20.9mm；第三谐振器的微带线宽度为0.4mm，第十五微带线和第十六微带线的长度都为1.6mm，第十七微带线和第十八微带线的长度都为19.3mm。
优选地，第九微带线和第十微带线之间的缝隙宽度为0.25mm。
优选地，第五微带线和第十一微带线之间的缝隙宽度为0.25mm。
优选地，第六微带线和第十二微带线之间的缝隙宽度为0.25mm。
优选地，第七微带线和第十三微带线之间的缝隙宽度为0.25mm。
优选地，第八微带线和第十四微带线之间的缝隙宽度为0.25mm。
优选地，第十七微带线的离第三微带线较近的一端距第三微带线的距离S3为0.5mm。
优选地，第十八微带线的离第四微带线较近的一端距第四微带线的距离S3为0.5mm。
优选地，所述滤波器的面积约为10mm×26mm，0.047λg×0.12λg，其中λg为三频滤波器第一通带中心频率所对应的电磁波波长。
优选地，上述滤波器可通过印制电路板技术制备。
图3为本实用新型所提供的滤波器的频率响应曲线。图3为散射参数|S21|和|S11|随频率变化的曲线，其中虚线为应用全波电磁仿真软件得到的频率响应结果，实线为实测电路的频率响应结构。如图3所示，可以看到这种结果相互吻合，第一通带中心频率在0.9GHz，频带宽度为0.7GHz～1.0GHz，最小插入损耗为0.46dB，回波损耗大于17dB；第二通带的中心频率为2.14GHz，频带宽度为2GHz～2.2GHz，最小插入损耗为1.45dB，回波损耗大于15dB；第三通带中心频率为3.6GHz，频带宽度为3.5GHz～3.7GHz，最小插入损耗为1.0dB，回波损耗大于21dB。以上结果都为实测结果。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三频微带滤波器，所述滤波器包括左半部分和右半部分，其特征在于：
所述左半部分由第一馈电端口、一第一谐振器、一第二谐振器和一第三谐振器组成；所述右半部分由第二馈电端口、另一第一谐振器、另一第二谐振器和另一第三谐振器组成；
所述一第一谐振器和所述一第二谐振器相互嵌套，所述另一第一谐振器和所述另一第二谐振器相互嵌套，产生第一通带和第三通带；所述一第三谐振器连接于所述第一谐振器的中间位置，所述另一第三谐振器连接于所述另一第一谐振器的中间位置，产生第二通带；
所述左半部分和右半部分呈镜面对称。
2.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器的三个工作频带的中心频率分别为0.9GHz、2.1GHz、3.6GHz。
3.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一馈电端口为第一微带线，所述第二馈电端口为第二微带线。
4.如权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述一第一谐振器和另一第一谐振器的总长度都为53.7mm；所述一第二谐振器和另一第二谐振器的总长度都为27.8mm；所述一第三谐振器和另一第三谐振器的总长度为20.9mm。
5.如权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第一微带线和第二微带线的特征阻抗都为50Ω。
6.一种三频微带滤波器，包括：
第一微带线、第二微带线、第三微带线、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、第十微带线、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、第十七微带线和第十八微带线；
所述第一微带线和第二微带线为馈电端口；
所述第五微带线连接所述第七微带线，所述第六微带线连接所述第八微带线；
所述第七微带线连接所述第九微带线，所述第八微带线连接所述第十微带线；
所述第九微带线的一端垂直连接于所述第三微带线，所述第十微带线的一端垂直连接于所述第四微带线；
所述第十一微带线的一端垂直连接于所述第一微带线，另一端垂直连接于所述第十三微带线；
所述第十二微带线的一端垂直连接于所述第二微带线，另一端垂直连接于所述第十四微带线；
所述第十五微带线的一端连接于所述第九微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十七微带线；
所述第十六微带线的一端连接于所述第十微带线的中间位置，另一端垂直连接于第十八微带线；
所述第五微带线和第十一微带线之间有缝隙；所述第七微带线和第十三微带线之间有缝隙；所述第六微带线和第十二微带线之间有缝隙；所述第八微带线和第十四微带线之间有缝隙；所述第九微带线和第十微带线之间有缝隙。
7.如权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第三微带线和第四微带线都为渐变形状。
8.如权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第五微带线、第九微带线和第七微带线组成一第一谐振器；所述第六微带线、第八微带线和第十微带线构成另一第一谐振器；所述一第一谐振器和所述另一第一谐振器呈镜面对称。
9.如权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第十一微带线和第十三微带线组成一第二谐振器；所述第十二微带线和第十四微带线组成另一第二谐振器；所述一第二谐振器和所述另一第二谐振器呈镜面对称。
10.如权利要求6所述的滤波器，其特征在于，所述第十五微带线和第十七微带线组成一第三谐振器；所述第十六微带线和第十八微带线组成另一第三谐振器；所述一第三谐振器和所述另一第三谐振器呈镜面对称。
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