CN203300774U - 一种微带平衡滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种微带平衡滤波器，所述滤波器由两个结构相同，对称相连的微带带通滤波器构成，即第一滤波器和第二滤波器；所述第一滤波器包括：第一馈线、第二馈线、第一开路分支线、第二开路分支线、第一谐振器、第二谐振器、第一折合振子和第一阶梯阻抗枝节；所述第二滤波器包括：第三馈线、第四馈线、第三开路分支线、第四开路分支线、第三谐振器、第四谐振器、第二折合振子和第二阶梯阻抗枝节。在差模信号激励下，源-负载耦合结构在通带边缘和阻带内产生传输零点，提高了通带内的频率选择性且加深阻带；中心加载的阶梯阻抗开路枝节和加载于馈线的折合振子在差模通带内产生两个共模信号传输零点，从而提高了共模抑制力。所述平衡滤波器具有频率选择性高，插入损耗低，阻带宽，结构紧凑特点。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，尤其是涉及一种微带平衡滤波器。
背景技术
平衡电路可以高效抑制环境噪声和系统内部有源器件产生的噪声，因而被广泛应用于现代通信系统中。平衡滤波器要求在差模信号输入时具有滤波特性，并且具有较高的共模抑制能力。传统平衡滤波器通过一个单端口滤波器和两个巴伦结构构成，这样不但电路面积巨大，而且共模噪声抑制能力比较差。
采用双面平行带线可以提高共模抑制能力，但这会导致系统尺寸变得庞大；有学者采用抽头输入的梳状线结构，这可以有效抑制共模噪声，但是所得到的平衡滤波器隔离度低，而且电路设计复杂，不易于加工。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提出了一种微带平衡滤波器。该滤波器在差模通带内有两个共模信号传输零点，有效抑制共模噪声，而且具有很低的插入损耗和较宽的阻带，电路简单，易于加工。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种微带平衡滤波器，由第一滤波器和第二滤波器组成，第一滤波器和第二滤波器结构相同；
所述第一滤波器包括：第一馈线、第二馈线、第一开路分支线、第二开路分支线、第一谐振器、第二谐振器、第一折合振子和第一阶梯阻抗枝节；所述第一馈线和第二馈线成一字分布，间距为指定值；所述第一开路分支线和第二开路分支线均为Z型结构，分别连接在第一馈线和第二馈线的一端，第一开路分支线和第二开路分支线分别在接近第一馈线端和第二馈线端的弯折部分一起形成第一源-负载耦合结构；所述第一谐振器和第二谐振器均为U型结构，分别与第一开路分支线和第二开路分支线相互耦合，且第一谐振器和第二谐振器之间相互耦合；所述第一折合振子加载于第二馈线的中部；所述第一阶梯阻抗枝节加载于第一谐振器的末端，由高阻抗线将第一谐振器和低阻抗线相连；
所述第二滤波器包括：第三馈线、第四馈线、第三开路分支线、第四开路分支线、第三谐振器、第四谐振器、第二折合振子和第二阶梯阻抗枝节；所述第三馈线和第四馈线成一字分布，间距为指定值；所述第三开路分支线和第四开路分支线均为Z型结构，分别连接在第三馈线和第四馈线的一端，第三开路分支线和第四开路分支线分别在接近第三馈线端和第四馈线端的弯折部分一起形成第二源-负载耦合结构；所述第三谐振器和第四谐振器均为U型结构，分别与第三开路分支线和第四开路分支线相互耦合，且第三谐振器和第四谐振器之间相互耦合；所述第二折合振子加载于第四馈线的中部；所述第二阶梯阻抗枝节加载于第三谐振器的末端，由高阻抗线将第三谐振器和低阻抗线相连；
所述第一滤波器与第二滤波器对称相连，其中第一谐振器和第三谐振器连接，第二谐振器和第四谐振器连接，第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节连接，第一折合振子和第二折合振子连接；所述第一馈线和第三馈线的另一端分别作为所述微带平衡滤波器的输出端口或者输入端口；所述第二馈线和第四馈线的另一端分别作为所述微带平衡滤波器的输入端口或者输出端口。
所述第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线阻抗均是50欧姆。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种微带平衡滤波器，所述滤波器能够在差模信号通带内产生两个共模信号传输零点，具有较高的共模抑制力，且在差模信号通带边缘产生多个传输零点从而使得通带边缘更加陡峭，提高了通带的频率选择性。所述平衡滤波器插入损耗低，阻带宽，结构紧凑，易于与其他电路进行集成。
附图说明
图1是单层印刷电路板的示意图。
图2是平衡滤波器示意图。
图3是共模信号激励下的等效电路。
图4是差模信号激励下的等效电路。
图5是平衡滤波器的差模信号插入损耗曲线Sdd21及差模信号回波损耗曲线Sdd11的仿真和测量结果。
图6是平衡滤波器的共模信号插入损耗曲线Scc21的仿真和测量结果。
图7是将平衡滤波器的差模信号插入损耗和回波损耗及共模信号插入损耗在差模通带内局部放大图，可以更清楚显示差模通带内的特性。
附图标记说明：图1至图4中，
1：第一滤波器；2：第二滤波器；
3：第一馈线；3’：第三馈线；4：第二馈线；4’：第四馈线；
5：第一开路分支线；5’：第三开路分支线；6：第二开路分支线；6’：第四开路分支线；
7：第一谐振器；7’：第三谐振器；8：第二谐振器；8’：第四谐振器；
9：第一阶梯阻抗枝节；9’：第二阶梯阻抗枝节；10：第一折合振子；10’：第二折合振子；
11：上金属贴片；12：介质基片；13：下金属贴片；
P1：输入端口1；P1’、输入端口1’； P2：输出端口1；P2’：输出端口1’；或者将P2、P2’作为输入端口，P1、P1’作为输出端口；
Z：第一源-负载耦合结构；Z’：第二源-负载耦合结构。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型提出的一种微带平衡滤波器进行详细说明：
本实用新型所述平衡滤波器的输出端口和输入端口分别用SMA头焊接，以便接入测试或者实用器件。
本实施例采用相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm的PCB板作为基板，也可以采用其他规格的PCB板作为基板。如图1所示，在PCB板的介质基片12的上、下表面分别包覆有上金属贴片11和下金属贴片13。
如图2所示，本实用新型所述平衡滤波器，形成于PCB板上，由两个微带滤波器组成，分别是第一滤波器1和第二滤波器2；第一滤波器1和第二滤波器2在虚线AA’处连接并沿虚线AA’轴对称。所述第一滤波器1包括：第一馈线3和第一开路分支线5，第二馈线4和第二开路分支线6，第一谐振器7，第二谐振器8，第一折合振子10，第一阶梯阻抗枝节9；所述第二滤波器包括：第三馈线3’和第三开路分支线5’， 第四馈线4’和第四开路分支线6’，第三谐振器7’，第四谐振器8’，第二折合振子10’， 第二阶梯阻抗枝节9’。以第一滤波器1为例说明，由于结构的完全对称性，同样适用于第二滤波器2。第一滤波器1中第一开路分支线5与第一馈线3连接，第二开路分支线6与第二馈线4连接，第一开路分支线5和第二开路分支线6在长度d上形成第一源-负载耦合结构Z，第一阶梯阻抗枝节9与第一谐振器7连接，第一谐振器7与第一开路分支线5在长度L2上相互耦合，第二谐振器8与第二开路分支线6在长度L2上相互耦合，第一谐振器7与第二谐振器8相互耦合，耦合长度为L1，第一折合振子10连接在第二馈线4的中部。
当共模信号从输入端口P1和输入端口P1’进入系统时，该平衡滤波器在对称轴AA’上相当于开路，其等效电路如图3所示。此时，第一谐振器7，第二谐振器8，第三谐振器7’，第四谐振器8’长度均为工作波长的二分之一，第一阶梯阻抗枝节9和第二阶梯阻抗枝节9’分别加载于第一谐振器7和第三谐振器7’的开路末端处。加载了阶梯阻抗枝节的二分之一波长振子与馈线开路枝节之间的耦合产生一个传输零点，并且可以通过调整阶梯阻抗枝节的长度改变传输零点的位置，因此，给阶梯阻抗枝节的长度适当取值可以使传输零点位于差模信号通带之内，从而提高了对共模信号的抑制。此外，加载于50欧姆馈线上的折合振子也可以在差模信号的通带内产生一个新的传输零点。于是在差模信号通带内有两个共模信号的传输零点，大大提高了共模抑制水平。
当差模信号从输入端口P1和输入端口P1’进入系统时，该平衡滤波器在对称轴AA’上相当于短路，其等效电路如图4所示，此时阶梯阻抗枝节几乎不起作用。差模信号激励下，第一谐振器7，第二谐振器8，第三谐振器7’，第四谐振器8’长度均为工作波长的四分之一。第一滤波器和第二滤波器均为二阶，以第一滤波器为例说明，不失一般性。采用输入50欧姆第一馈线3和输出50欧姆第二馈线4形成的第一源-负载耦合结构Z，可以在通带上边缘及阻带内分别产生一个传输零点，从而增加通带上边缘的频率选择性并且加深阻带，同时由四分之一波长谐振器产生的谐波也可以被抑制。通过适当的调节源-负载耦合结构的间距g1，以及图2或图4中所示长度d，就可以得到一个宽阻带及边缘陡峭的滤波器。此外，加载于50欧姆输出第二馈线4的折合振子，可以在差模阻带内产生两个新的传输零点，更加拓宽和加深了差模信号阻带，提高选择性。
图5是平衡滤波器的差模信号插入损耗曲线Sdd21及差模信号回波损耗曲线Sdd11的仿真和测量结果。由图中可见，仿真结果与测量值吻合良好，中心频率的轻微偏移和误差源于制造误差。差模信号插入损耗的2dB相对带宽为7.3%，测量所得最小插入损耗值为-0.9dB，且在差模通带内回波损耗值均小于-10dB。在上阻带产生的两个传输零点使得频率选择性提高，而且拓宽和加深了阻带。
图6是平衡滤波器的共模信号插入损耗曲线Scc21的仿真和测量结果，由图可见，二者基本吻合。在差模通带内，位于2.39GHz和2.58GHz的两个共模传输零点，衰减达-68.5dB，极大的抑制了共模信号的传输，在整个差模通带内，共模信号插入损耗均在-51dB以下，这充分说明了本发明所述平衡滤波器具有很高的共模抑制水平，由图还可以看到，对共模信号在-14.5dB的抑制水平下，其阻带可达11GHz。
从图7可以更清楚看到差模信号通带内，差模信号的插入损耗和回波损耗及共模信号插入损耗的值，由图可得，在整个差模信号通道内，共模信号插入损耗值小于-51dB，说明本发明所述平衡滤波器具有很高的共模抑制水平。
Claims (2)
1.一种微带平衡滤波器，其特征在于，由第一滤波器和第二滤波器组成，第一滤波器和第二滤波器结构相同；
所述第一滤波器包括：第一馈线、第二馈线、第一开路分支线、第二开路分支线、第一谐振器、第二谐振器、第一折合振子和第一阶梯阻抗枝节；所述第一馈线和第二馈线成一字分布，间距为指定值；所述第一开路分支线和第二开路分支线均为Z型结构，分别连接在第一馈线和第二馈线的一端，第一开路分支线和第二开路分支线分别在接近第一馈线端和第二馈线端的弯折部分一起形成第一源-负载耦合结构；所述第一谐振器和第二谐振器均为U型结构，分别与第一开路分支线和第二开路分支线相互耦合，且第一谐振器和第二谐振器之间相互耦合；所述第一折合振子加载于第二馈线的中部；所述第一阶梯阻抗枝节加载于第一谐振器的末端，由高阻抗线将第一谐振器和低阻抗线相连；
所述第二滤波器包括：第三馈线、第四馈线、第三开路分支线、第四开路分支线、第三谐振器、第四谐振器、第二折合振子和第二阶梯阻抗枝节；所述第三馈线和第四馈线成一字分布，间距为指定值；所述第三开路分支线和第四开路分支线均为Z型结构，分别连接在第三馈线和第四馈线的一端，第三开路分支线和第四开路分支线分别在接近第三馈线端和第四馈线端的弯折部分一起形成第二源-负载耦合结构；所述第三谐振器和第四谐振器均为U型结构，分别与第三开路分支线和第四开路分支线相互耦合，且第三谐振器和第四谐振器之间相互耦合；所述第二折合振子加载于第四馈线的中部；所述第二阶梯阻抗枝节加载于第三谐振器的末端，由高阻抗线将第三谐振器和低阻抗线相连；
所述第一滤波器与第二滤波器对称相连，其中第一谐振器和第三谐振器连接，第二谐振器和第四谐振器连接，第一阶梯阻抗枝节和第二阶梯阻抗枝节连接，第一折合振子和第二折合振子连接；所述第一馈线和第三馈线的另一端分别作为所述微带平衡滤波器的输出端口或者输入端口；所述第二馈线和第四馈线的另一端分别作为所述微带平衡滤波器的输入端口或者输出端口。
2.如权利要求1所述的一种微带平衡滤波器，其特征在于，所述第一馈线、第二馈线、第三馈线、第四馈线阻抗均是50欧姆。
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Cited By (3)
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| CN103700911A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-02 | 上海海事大学 | 一种新型的t型双模微带带通滤波器 |
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- 2013-05-24 CN CN2013202908572U patent/CN203300774U/zh not_active Expired - Lifetime
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| CN104810581B (zh) * | 2014-01-23 | 2017-09-15 | 南京理工大学 | 一种Ku波段超窄带微带带通滤波器 |
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