CN203895576U - 一种微波四频带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微波四频带通滤波器，属于多频带通滤波器领域，通过将若干个双频带阻单元嵌入到一个双频带通滤波器中而得以实现。其中双频带通滤波器是通过传输线将多个双模谐振器级联而成，而各个双频带阻单元则分别加载在连接两个双模谐振器的传输线的中间位置。每个双模谐振器都是由一个开路短截线和一个短路短截线并联而成。每个双频带阻单元则是由两个不同长度的开路短截线并联而成，并且每个双频带阻单元的抑制频点都分别位于双频带通滤波器的两个通带频率范围内。本实用新型使用电路互嵌形式，不需要复杂的耦合网络，电路紧凑，电路面积使用效率高，通带间隔离高，可使用PCB工艺，以微带电路形式实现，成本低，无需调试。
Description
技术领域
本实用新型涉及多频带通滤波器领域，尤其涉及一种四频带通滤波器。
背景技术
现有多频带通滤波器的实现方案一般有以下几种：
1）多个单通带滤波器并联方案。使用多组谐振器实现多频带通滤波器，每一组谐振器分别实现一个通带，有单独或共用的耦合网络。这种多频带通滤波器实际使用了数量几倍于单通带滤波器的谐振器，再加上要安排复杂的耦合网络，电路结构安排非常局促，如果要实现高阶多频带通滤波器则电路结构的安排会更为困难。该滤波器的电路效率低，且尺寸较大。
2）带通、带阻滤波器级联方案。分别设计一个带通滤波器和一个带阻滤波器，将它们级联可实现双频带通滤波。该方案分别设计了两个不同的滤波器，比较繁琐。而且将两个滤波器级联，其总体积较大。
3）多模谐振器（例如阶梯阻抗谐振器SIR）方案。多模谐振器的多个谐振模式用于实现多个通带。该方案的优点是电路效率高，但是设计难度较大。多个通带使用同一套耦合网络，很难同时达到各个通带所需要的耦合系数，因此难于分别控制各通带的带宽。
4）带通、带阻滤波器互嵌方案。该方案将无电容加载的阶梯阻抗谐振器和有电容加载的阶梯阻抗谐振器交替加载到一条主传输线上。该方案优点是电路紧凑，但需另外焊接电容，电容的容值误差会影响通带性能，其调试难度较大。
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中的缺陷，提供一种微波四频带通滤波器，以解决耦合结构复杂、带宽不易调节等问题，同时避免了加载电容等元器件，仅使用PCB工艺即可实现，无需调试。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种微波四频带通滤波器，包含至少N个双模谐振器和N-1个双频带阻单元，N为大于等于2的自然数，所述双频带阻单元依次加载于所述双模谐振器之间、通过连接线与所述双模谐振器连接。
作为本实用新型一种微波四频带通滤波器进一步的优化方案，所述双模谐振器由一个短路短截线和一个开路短截线并联而实现。
作为本实用新型一种微波四频带通滤波器进一步的优化方案，所述双频带阻单元由两个不同开路短截线并联而实现。
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.电路简洁，不需要使用复杂的耦合网络，电路互嵌形式，使得电路紧凑，电路面积使用效率高；
2.可以较方便地调节各通带的中心频率和带宽；
3.通带之间存在传输零点，所以具有较大的隔离度；
4.可使用PCB工艺，以微带电路形式加工实现，无需调试。
附图说明
图1是双频带通滤波器的结构示意图；
图2是双频带阻单元的结构示意图；
图3是本实用新型的四频带通滤波器拓扑结构示意图；
图4是本实用新型四频带通滤波器的实例图；
图5是本实用新型仿真的传输特性曲线和反射特性曲线。
图中，1-双模谐振器、2-双频带阻单元、3-连接传输线。
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：
图1给出了一种双频带通滤波器的结构示意图。双模谐振器由一短路短截线和一开路短截线并联而成，其两个谐振模式分别用于实现两个通带的大致频率。相邻双模谐振器通过传输线作耦合产生两个通带。通过调节短路短截线和开路短截线的特性阻抗、电长度可以优化设计通带的中心频率和带宽。
图2是双频带阻单元结构示意图。它是由两个不同的开路短截线并联组成。每个短截线，当其长度在一定频点为四分之一波长时，其输入阻抗为零，相当于短路。每个双频带阻单元在加载到双频带通滤波器的主传输线上时，在双频带通滤波器的两个通带内，每个加载点处都相当于短路，会形成两个传输零点。通过调节双频带阻单元每个开路短截线的特性阻抗和电长度，可控制两个传输零点所在的频点位置。
图3是本实用新型的四频带通滤波器拓扑结构示意图。它是将图2中的双频带阻单元嵌入到图1中的双频带通滤波器中，形成一个双模谐振器和双频带阻单元交替加载到主传输线上的滤波结构。调节双频带阻单元两个开路短截线的特性阻抗和电长度的大小，使其产生的两个抑制频点分别落在双频带通滤波器的两个通带中。最终若干个这样的双频带阻单元会在双频带通滤波器的两个通带中各自形成一个阻带，从而将两个通带分别一分为二，形成四个通带，实现四频带通滤波器。最终的四频带通滤波器的电路参数可通过仿真软件优化提取。
如图4所示为一个四频带通滤波器的实际实例。其中包含四个双模谐振器和三个双频带阻单元，双频带阻单元加载在相邻两个双模谐振器之间的传输线的中点处。该四频带通滤波器的设计通带为：1.4-1.7GHz、2.1-2.3GHz、3.3-3.6GHz和5-5.3GHz。经过软件优化与参数提取，获得的各短截线的特性阻抗和电长度参数如下表所示：
| Z0(Ω) | 50.12 | E0(deg2GHz) | 51.1 |
| Z1(Ω) | 38.414 | E1(deg2GHz) | 26.658 |
| Z2(Ω) | 22.326 | E2(deg2GHz) | 36.207 |
| Z11(Ω) | 99.3 | E11(deg2GHz) | 64.84 |
| Z12(Ω) | 147.37 | E12(deg2GHz) | 54.46 |
| Z21(Ω) | 22.855 | E21(deg2GHz) | 64.668 |
| Z22(Ω) | 13.837 | E22(deg2GHz) | 39.236 |
| ZS1(Ω) | 138.68 | ES1(deg2GHz) | 42.641 |
| ZX1(Ω) | 117.22 | EX1(deg2GHz) | 95.151 |
| ZS2(Ω) | 91.875 | ES2(deg2GHz) | 37.979 |
| ZX2(Ω) | 60.01 | EX2(deg2GHz) | 98.73 |
| ZS2(Ω) | 145.93 | ES3(deg2GHz) | 42.824 |
| ZX2(Ω) | 127.37 | EX3(deg2GHz) | 97.289 |
图5给出了该滤波器仿真的传输特性曲线S21和反射特性曲线S11。四个通带从低频到高频，带内平坦，相应的回波损耗分别为19dB、18dB、17dB、16dB。通带间的隔离度均大于60dB。
该滤波器可以使用微带线、带状线等传输线形式加工实现。其中如果使用微带电路的形式，可以使用PCB工艺，成本低，无需调试。
Claims (3)
1.一种微波四频带通滤波器，其特征在于，包含至少N个双模谐振器和N-1个双频带阻单元，N为大于等于2的自然数，所述双频带阻单元依次加载于所述双模谐振器之间、通过连接线与所述双模谐振器连接。
2.根据权利要求1所述的微波四频带通滤波器，其特征在于，所述双模谐振器由一个短路短截线和一个开路短截线并联而实现。
3.根据权利要求1所述的微波四频带通滤波器，其特征在于，所述双频带阻单元由两个不同开路短截线并联而实现。
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