CN203813003U - 一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，包含形成于介质基板上的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器与第二滤波器均包含位于介质基板上层的微带线结构和位于介质基板下层的开槽线，第一滤波器与第二滤波器的结构相同且相互对称，第一滤波器的开槽线与第二滤波器的开槽线连接为一体。本实用新型具有很宽的差模信号通带，且带内具有很高的共模抑制特性，电路简单，易于加工。
Description
技术领域
本实用新型属于通信技术领域，特别涉及了一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器。
背景技术
现代通信系统的快速发展对滤波器的性能提出了更高的要求，小型化，高性能，宽频带的滤波器是通信系统必不可少的组成部分。平衡滤波器要求在差模信号激励下传输信号，并且尽可能抑制共模信号的传输。系统的内部噪声和环境噪声多为共模信号，因而与普通的单端滤波器相比，平衡滤波器在噪声抑制方面具有更大的优势。
传统的平衡滤波器通过一个单端口的滤波器和两个巴伦结构构成，这样不仅使得滤波器的尺寸很大，而且对共模信号的抑制效果也很差，不利于系统的小型化。现有的平衡滤波器大多数是针对窄带系统的，而宽带和超宽带技术以其高速的数据传输效率和低功率损耗得到越来越多的应用。宽带平衡滤波器的设计相对比较复杂，因为很难做到在很宽的频带内对共模信号有很高的抑制效果。如何增加平衡滤波器的差模信号通带宽度和提高共模信号抑制效果是目前研究的难点。
实用新型内容
为了解决上述背景技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，提高平衡滤波器的共模信号抑制效果。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是：
一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，包含形成于介质基板上的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器与第二滤波器均包含位于介质基板上层的微带线结构和位于介质基板下层的开槽线，第一滤波器与第二滤波器结构相同、对称且尺寸相等，第一滤波器的开槽线与第二滤波器的开槽线在其对称面上并排连接为一体。
其中，上述第一滤波器的微带线结构包括第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振器，所述第一馈线与第二馈线平行，第一谐振器和第二谐振器均与第一滤波器的开槽线平行，第一谐振器的短路端与第一馈线的一端垂直连接为L型结构，第一馈线的另一端作为输入端口，第二谐振器的短路端与第二馈线的一端垂直连接为L型结构，第二馈线的另一端作为输出端口。
其中，上述第一馈线和第二馈线的特性阻抗均为50欧姆。
其中，上述第一谐振器和第二谐振器均为四分之一波长谐振器。
采用上述技术方案带来的有益效果是：
本实用新型采用开槽线结构，在共模信号传输的时候，开槽线结构被破坏，因而具有很高的共模信号抑制能力。本实用新型采用的是微带结构，便于加工，成本低，体积小，易于与其他电路进行集成。
附图说明
图1是本实用新型的单层印刷电路板的切面示意图。
图2是本实用新型的上金属层的微带线结构示意图。
图3是本实用新型的下金属层的开槽线示意图。
图4是本实用新型在差模信号激励下的上金属层的等效电路。
图5是本实用新型在差模信号激励下的下金属层的等效电路。
图6是本实用新型在共模信号激励下的上金属层的等效电路。
图7是本实用新型在共模信号激励下的下金属层的等效电路。
图8是本实用新型为方便接入SMA接头测试而将馈线弯折的加工图。
图9是本实用新型的差模信号插入损耗曲线Sdd21及差模信号回波损耗曲线Sdd11和共模信号插入损耗曲线Scc21仿真和测量结果图。
图10是本实用新型的群时延测试结果图。
附图中主要符号说明：
A1：第一馈线；A2：第一谐振器；A3：第二馈线；A4：第二谐振器；
A5：第一开槽线；B1：第三馈线；B2：第三谐振器；B3：第四馈线；B4：第四谐振器；B5：第二开槽线；C1：基板上金属层；C2：基板下金属层；C3：介质基片；Pin1：第一输入端口；Pin2：第二输入端口；Pout1：第一输出端口；Pout2：第二输出端口。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，包含形成于介质基板上的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器与第二滤波器均包含位于介质基板上层的微带线结构和位于介质基板下层的开槽线，第一滤波器与第二滤波器结构相同且互相对称，第一滤波器的开槽线与第二滤波器的开槽线连接为一体。
本实施例采用相对介电常数为2.2，厚度为0.508mm的PCB板作为介质基板。如图1所示本实用新型的单层印刷电路板的切面示意图，在PCB板的介质基片C3的上、下表面分别覆有上金属层C1和下金属层C2。所述紧微带线结构即为上金属层C1，开槽线即在下金属层C2上刻蚀形成。
图2是本实施例的微带线结构示意图，图3是开槽线示意图，其中第一滤波器包括图2中所示的第一馈线A1、第二馈线A3、第一谐振器A2、第二谐振器A4，以及图3所示的第一开槽线A5；其中第一谐振器A2的短路端与第一馈线A1的一端垂直相连成为L型结构，第一馈线A1的另一端作为第一输入端口Pin1，第二谐振器A4的短路端与第二馈线A3的一端垂直相连成为L型结构，第二馈线A3的另一端作为第一输出端口Pout1，第一馈线A1和第二馈线A3作为两个L型结构的底端相互平行，第一谐振器A2和第二谐振器A4均平行于第一开槽线A5。所述第二滤波器包括图2中所示的第三馈线B1、第四馈线B3、第三谐振器B2、第四谐振器B4，和图3中所示的第二开槽线B5；其中第三谐振器B2与第三馈线B1的一端垂直相连成为L型结构，第三馈线B1 的另一端作为输入端口Pin2，第四谐振器B4与第四馈线B3的一端垂直相连成为L型结构，第四馈线B3的另一端作为第二输出端口Pout2，第三馈线B1和第四馈线B3作为两个L型结构的底端相互平行，第三谐振器B2和第四谐振器B4均平行于第二开槽线B5。
第一滤波器与第二滤波器相互对称，结构相同，第一馈线A1与第三馈线B1对称，第二馈线A3与第四馈线B3对称，第一谐振器A2与第三谐振器B2对称，第二谐振器A4与第四谐振器B4对称，第一开槽线A5与第二开槽线B5对称且相互连接成为一体。
在本实施例中，第一谐振器A2、第二谐振器A4、第三谐振器B2、第四谐振器均采用四分之一波长谐振器，第一馈线A1、第二馈线A3、第三馈线B1、第四馈线B3的特性阻抗均为50欧姆。输出端口和输入端口均采用SMA头焊接，以便接入测试或者与其他电路相连。
当差模信号从输入端口Pin1和输入端口Pin2进入系统时，在对称面OPP’O’上相当于短路状态，其等效电路如图4和图5所示，其中图4为上金属层电路等效结构，图5为下金属层电路等效结构。此时第一开槽线A5和第二开槽线B5之间相当于短路，开槽线仍保持原有结构，所述平衡滤波器相当于一个两端口的滤波器，以第一滤波器为例说明，不失一般性。第一馈线A1与第一谐振器A2连接处相当于短路，此时第一谐振器A2为四分之一波长，同理于第二馈线A3和第二谐振器A4，此时第一开槽线A5和第一谐振器A2，第二谐振器A4相互耦合形成一个三阶滤波器，差模信号可以正常传输。同理于第二滤波器。
当共模信号从输入端口Pin1和输入端口Pin2进入系统时，在对称面OPP’O’上呈现开路状态，其等效电路如图6和图7所示，其中图6为上金属层电路等效结构，图7为下金属层电路等效结构。此时第一开槽线A5和第二开槽线B5之间相当于开路，这种开路破坏了第一开槽线A5（或者第二开槽线B5）的结构，使之相当于在对称轴之后有无穷大的开槽，破坏了耦合结构，使得共模信号无法正常传输，从而达到很好的共模信号抑制效果。
图8为加工测试时所用的介质基板上层印刷电路图。在实际的加工测试中，原有电路由于输入端口Pin1和输出端口Pout1之间的距离较小，同理于输入端口Pin2和输出端口Pout2，为了避免测试中两个端口之间的相互影响，将第一馈线A1和第二馈线A3，第三馈线B1和第四馈线B3，分别进行弯折，从而使端口之间的距离增大。这并不改变滤波器的滤波性能，只是便于接入测试。
图9是本实施例的差模信号插入损耗曲线Sdd21及差模信号回波损耗曲线Sdd11和共模信号插入损耗曲线Scc21仿真和测量结果图，横坐标为频率，单位是吉赫兹，纵坐标为增益，单位是分贝。由图可见所述平衡滤波器实测和仿真结果一致，在4.3GHz处有61.2%的相对带宽，在差模信号通带内共模抑制达到38dB以上。
图10是本实施例的群时延测试结果图，横坐标为频率，单位是吉赫兹，纵坐标为群时延，单位是纳秒。可见在差模信号通带内，群时延在0.35ns-0.47ns之间变换，群时延很小且平坦。
以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，其特征在于：包含形成于介质基板上的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器与第二滤波器均包含位于介质基板上层的微带线结构和位于介质基板下层的开槽线，第一滤波器与第二滤波器的结构相同且相互对称，第一滤波器的开槽线与第二滤波器的开槽线连接为一体。
2.根据权利要求1所述一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，其特征在于：所述第一滤波器的微带线结构包括第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振器，所述第一馈线与第二馈线平行，第一谐振器和第二谐振器均与第一滤波器的开槽线平行，第一谐振器的短路端与第一馈线的一端垂直连接为L型结构，第一馈线的另一端作为输入端口，第二谐振器的短路端与第二馈线的一端垂直连接为L型结构，第二馈线的另一端作为输出端口。
3.根据权利要求2所述一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，其特征在于：所述第一馈线和第二馈线的特性阻抗均为50欧姆。
4.根据权利要求2所述一种基于开槽线结构的紧凑型微带平衡滤波器，其特征在于：所述第一谐振器和第二谐振器均为四分之一波长谐振器。
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