CN203760606U - 一种微带双通带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微带双通带滤波器，分别应用于宽带系统和窄带系统。所述双通带滤波器形成于介质基板上，包含第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一馈线、第二馈线、第一短路枝节以及第二短路枝节，其中第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成三阶交指型滤波器，产生宽带通带；第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第三谐振器和第四谐振器形成双模滤波器，产生窄带通带。本实用新型所述双通带滤波器的两个通带的参数可以独立进行调整，且通带具有很高的频率选择性和隔离度，电路结构简单，性能良好。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种微带双通带滤波器。
背景技术
随着现代无线通信技术的迅猛发展，同时工作在两个或多个频段的通信系统成为目前研究的一个重点方向，其中应用较多的是双通带系统。滤波元件作为通信系统中至关重要的组成，双通带滤波器的研究也备受关注，微带结构在小型化低成本方面有着很大的优势，因而微带双通带滤波器在业界有着广泛的研究。
在众多的双通带滤波器的设计方法中，有两种被广泛采用，一种是采用具有可调谐频率的单个谐振器，如阶梯阻抗谐振器（SIR）等，这样得到的滤波器可以很方便的控制其各个通带的中心频率，但是其带宽却很难独立的调节；第二种方法谐振器组合法，即将不同的谐振器按照一定的方式组合，使每组谐振器产生一个通带，通过调节不同的谐振器参数来控制其对应带宽的中心频率和通带，这样得到的滤波器往往结构复杂，尺寸较大。
在已有的技术中，双通带滤波器一般存在着通带参数不能独立调节、带宽较窄和插入损耗大等问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种结构简单、频率选择性好、通带间的隔离度较高、具有宽带通带的微带双通带滤波器。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种微带双通带滤波器，包含第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一馈线、第二馈线、第一短路枝节以及第二短路枝节；
所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器采用平行耦合线结构；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成三阶交指型滤波器，产生宽带通带，其中第二谐振器位于第一谐振器和第三谐振器中间，且终端短路；
所述第一馈线一端与第一谐振器相连，所述第二馈线一端与第三谐振器相连；
所述第一短路枝节、第二短路枝节加载在第四谐振器上，形成双模谐振器；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第三谐振器和第四谐振器形成双模滤波器，产生窄带通带。
作为本实用新型一种微带双通带滤波器进一步的优化方案，还包括第三短路枝节、第四短路枝节、第五谐振器以及第六谐振器，所述第三短路枝节加载于第一馈线上，且与第五谐振器耦合，所述第四短路枝节加载于第二馈线上，且与第六谐振器耦合。
作为本实用新型一种微带双通带滤波器进一步的优化方案，所述第一至第三谐振器尺寸相等，长度为宽带通带中心频率对应波长的四分之一，所述第一谐振器和第三谐振器交叉耦合。
作为本实用新型一种微带双通带滤波器进一步的优化方案，所述第一馈线一端与第一谐振器垂直相连，所述第二馈线一端与第三谐振器垂直相连，所述第五谐振器采用反转的L型结构，所述第六谐振器采用正向L型结构。
作为本实用新型一种微带双通带滤波器进一步的优化方案，所述第一馈线和第二馈线的阻抗为50欧姆，且第一馈线和第二馈线靠近处形成源-负载耦合结构。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1．两个通带的参数可以被独立控制；
2. 宽带通带满足了现代通信系统向着宽频带发展的需求；窄带通带，可以通过合理的选择使其工作于无线局域网（WLAN）等系统；
3. 通带的频率选择性和通带间隔离度高，性能良好，且结构简单，易于加工。
附图说明
图1为本实用新型微带双通带滤波器的印刷电路板切面示意图；
图2为本实用新型微带双通带滤波器位于介质基板上层的结构示意图；
图3为本实用新型微带双通带滤波器中三阶交指型滤波器的结构示意图；
图4为本实用新型微带双通带滤波器中双模滤波器的结构示意图；
图5为本实用新型微带双通带滤波器位于介质基板下层的接地通孔示意图；
图6为本实用新型微带双通带滤波器的散射参数仿真与测试结果；
图7为本实用新型微带双通带滤波器的群时延仿真和测试结果。
图中：1、第一馈线；2、第二馈线；3、第一谐振器；4、第二谐振器；5、第三谐振器；6、第四谐振器；7、第一短路枝节；8、第二短路枝节；9、第三短路枝节；10、第五谐振器；11、第四短路枝节；12、第六谐振器；13、第一接地通孔；14、第二接地通孔；15、第三接地通孔；16、第四接地通孔；17、第五接地通孔；18、第六接地通孔；19、第七接地通孔；S1、介质基板；S2、上层金属；S3、下层金属；P1、输入端口；P2、输出端口；S11、端口2匹配时端口1的反射系数；S21、端口2匹配时端口1到端口2的正向传输系数。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
本实用新型公开了一种微带双通带滤波器，包含第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一馈线、第二馈线、第一短路枝节以及第二短路枝节；
所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器采用平行耦合线结构；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成三阶交指型滤波器，产生宽带通带，其中第二谐振器位于第一谐振器和第三谐振器中间，且终端短路；
所述第一馈线一端与第一谐振器相连，所述第二馈线一端与第三谐振器相连；
所述第一短路枝节、第二短路枝节加载在第四谐振器上，形成双模谐振器；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第三谐振器和第四谐振器形成双模滤波器，产生窄带通带。
本实用新型公开的微带双通带滤波器还可以包括第三短路枝节、第四短路枝节、第五谐振器以及第六谐振器，所述第三短路枝节加载于第一馈线上，且与第五谐振器耦合，所述第四短路枝节加载于第二馈线上，且与第六谐振器耦合。
所述第一至第三谐振器尺寸相等，长度为宽带通带中心频率对应波长的四分之一，所述第一谐振器和第三谐振器交叉耦合。
所述第一馈线一端与第一谐振器垂直相连，所述第二馈线一端与第三谐振器垂直相连，所述第五谐振器采用反转的L型结构，所述第六谐振器采用正向L型结构。
所述第一馈线和第二馈线的阻抗为50欧姆，且第一馈线和第二馈线靠近处形成源-负载耦合结构。
以宽带通带选择中心频率为3.2GHz，相对带宽为78%为例，窄带通带选择中心频率为5.8GHz，相对带宽为6%的WLAN频段为例说明。
图1为本实用新型所采用的介质基板，其相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm，损耗角正切为0.0009。当然也可以选择其他规格的介质板。在介质基片S1的上下表面分别包覆有上金属层S2和下金属层S3，其中本实用新型所述双通带滤波器形成于上金属层S2，下金属层S3作为接地面。
如图2所示，本实用新型所述微带双通带滤波器包括第一馈线1、第二馈线2、第一端口P1、第二端口P2、第一谐振器3、第二谐振器4、第三谐振器5、第四谐振器6、第一短路枝节7、第二短路枝节8、第三短路枝节9、第五谐振器10、第四短路枝节11、第六谐振器12以及用于形成短路结构的第一至七接地通孔13-19。如图3所示第一馈线1、第二馈线2、第一谐振器3、第二谐振器4和第三谐振器5，形成三阶交指型滤波器，产生宽带通带；第一至三谐振器（3-5）尺寸相等，为终端短路的四分之一波长谐振器（QWR），其长度为第一通带中心频率对应波长的四分之一；第二谐振器的终端与第一接地通孔13相连，形成短路；第一谐振器3和第三谐振器5的短路一端分别与第一馈线1和第二馈线2相靠近处的一端垂直相连，第一馈线1和第二馈线2的另一端分别作为滤波器的输入/输出端口（P1和P2）；第一通带的中心频率和带宽可以通过第一至三谐振器（3-5）的长度和间距进行调节。如图5所示，第一馈线1、第二馈线2、第一谐振器3、第三谐振器5、第四谐振器6、第一短路枝节7和第二短路枝节8，形成双模滤波器，产生窄带通带；第一谐振器3和第三谐振器5作为高阻抗馈线提供强耦合；第一短路枝节7和第二短路枝节8加载于第四谐振器6上，形成对称结构的双模谐振器，根据其奇偶模在主路径的抵消效应可以在两个通带之间产生一个传输零点Tz4；第一短路枝节7和第二短路枝节8尺寸相等，分别通过第二接地通孔14和第三接地通孔15实现短路；第二通带的带宽可以通过第四谐振器6和第一短路枝节7的长度控制，其带宽可以通过第一短路枝节7和第二短路枝节8的间距进行调整。如图2所示，第一滤波器和第二滤波器具有共同的输入/输出端口（P1/P2）和馈线，即第一馈线1和第二馈线2；第一馈线1和第二馈线2的靠近处形成源-负载耦合结构，在第一通带的下边缘处产生一个传输零点Tz1和第二通带的上边缘处产生一个传输零点Tz7；第一谐振器3和第三谐振器5之间存在交叉耦合，在第二通带的上边缘处产生一个传输零点Tz6。第三短路枝节9加载于第一馈线1上，可以在第二通带的上边缘产生一个传输零点Tz8，加深了阻带；第五谐振器10采用反转的L型结构，位于第三短路枝节旁边，与第三短路枝节之间存在耦合，产生传输零点Tz3。第四短路枝节11加载于第二馈线2上，可以在第一通带的下边缘处产生一个传输零点Tz2，提高通带的频率选择性；第六谐振器12采用正向的L型结构，位于第四短路枝节11旁边，与第四短路枝节11之间存在耦合，可以在两个通带之间产生一个传输零点Tz5，提高通带的频率选择性和通带之间的隔离度；第五谐振器10和第六谐振器12均为终端短路的四分之一波长谐振器，其长度为别为传输零点Tz3和Tz5对应波长的四分之一。第一滤波器和第二滤波器的相互加载效应可以增强源-负载耦合，提高两个通带之间的隔离度。
如图5所示，本实用新型微带双通带滤波器介质基板下层，第一接地通孔13为第二谐振器4的短路终端；第二接地通孔14为第一短路枝节7的短路终端；第三接地通孔15为第二短路枝节8的短路终端；第四接地通孔16为第三短路枝节9的短路终端；第五接地通孔17为第五谐振器10的短路终端；第六接地通孔18为第四短路枝节11的短路终端；第七接地通孔19为第六谐振器12的短路终端。
如图6所示，本实用新型微带双通带滤波器的散射参数仿真与实测结果，从图中可以看出仿真与实测结果吻合良好，且具有良好的工作性能。宽带通带中心频率为3.2GHz，相对带宽为78%；窄带通带中心频率为5.8GHz，相对带宽为6%；所产生的多个传输零点使得两个通带都具有很高的频率选择性和很高的通带间的隔离度，隔离度均大于30dB。
如图7所示，本实用新型微带双通带滤波器的群时延仿真和测试结果，对于宽带和超宽带滤波器，群时延是表征其对信号造成的时延特性的参数。从图中可以看出，在第一通带内，其群时延具有很平坦的性能。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1. 一种微带双通带滤波器，其特征在于，包含第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、第四谐振器、第一馈线、第二馈线、第一短路枝节以及第二短路枝节；
所述第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器采用平行耦合线结构；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器形成三阶交指型滤波器，产生宽带通带，其中第二谐振器位于第一谐振器和第三谐振器中间，且终端短路；
所述第一馈线一端与第一谐振器相连，所述第二馈线一端与第三谐振器相连；
所述第一短路枝节、第二短路枝节加载在第四谐振器上，形成双模谐振器；
所述第一馈线、第二馈线、第一谐振器、第三谐振器和第四谐振器形成双模滤波器，产生窄带通带。
2. 根据权利要求1所述的微带双通带滤波器，其特征在于，还包括第三短路枝节、第四短路枝节、第五谐振器以及第六谐振器，所述第三短路枝节加载于第一馈线上，且与第五谐振器耦合，所述第四短路枝节加载于第二馈线上，且与第六谐振器耦合。
3. 根据权利要求1所述的微带双通带滤波器，其特征在于，所述第一至第三谐振器尺寸相等，长度为宽带通带中心频率对应波长的四分之一，所述第一谐振器和第三谐振器交叉耦合。
4. 根据权利要求2所述的微带双通带滤波器，其特征在于，所述第一馈线一端与第一谐振器垂直相连，所述第二馈线一端与第三谐振器垂直相连，所述第五谐振器采用反转的L型结构，所述第六谐振器采用正向L型结构。
5. 根据权利要求1所述的微带双通带滤波器，其特征在于，所述第一馈线和第二馈线的阻抗为50欧姆，且第一馈线和第二馈线靠近处形成源-负载耦合结构。
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