CN204333192U - 一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，它包括形成于介质板(40)上、下表面的金属微带贴片(30)和金属接地板(50)，所述金属微带贴片包括四模环形谐振器(10)、两个阻带部分(20，21)。其中四模环形谐振器是基于阶状阻抗全波长环形谐振器(SORR)和阶状阻抗半波长谐振器(SHR)的结合和改善，而两个阻带部分采用非对称π型结构应用于输入输出部分。本实用新型具有结构紧凑，上阻带宽，通带内插入损耗小等特点。

Description

一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器

技术领域

本实用新型涉及一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带宽带带通滤波器，该宽带带通滤波器结构紧凑、尺寸小，通带内具有较小的插入损耗，同时具有较宽的上阻带，具有良好的宽频带特性和较高的频率选择性。

背景技术

近些年，随着超宽带(UWB)技术在无线通信技术和无线多媒体业务的不断应用，也加速了宽带滤波器技术的飞速发展，多种多样的多模谐振器结构被广泛应用于宽带滤波器的设计中，以提高滤波器的宽带特性。从现有的宽带滤波器实际性能来看虽然也较为满意,但是还存在一些不足之处有待于改进。

现有的基于多模谐振器的宽带滤波器，如基于双模、三模阶状阻抗谐振器或者两种谐振器的综合而设计的宽带带通滤波器，相对带宽可达到50％以上，但很难得到较低的插入损耗。后来对于上述宽带滤波器进行了一定的改进，引入了环形谐振器，获得了较低的通带内插入损耗，但是相应的上阻带宽度和频率选择等性能还是存在很大的不足。因此设计一种宽阻带、高频率选择性且具有低插入损耗的宽带带通滤波器具有重要的意义。

实用新型内容

为了改善现有宽带滤波器中上阻带宽度、插入损耗等性能，本实用新型提供了一种基于双圆环多模谐振器的微带宽带滤波器，其中采用新型的双圆环多模谐振器(10)用来改善通带内性能，采用非对称性的π型结构构成两个带阻部分(20，21)用来拓宽上阻带。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，包括形成于介质板(40)上、下表面的金属微带贴片(30)和金属接地板(50)，所述金属微带贴片包括双圆环多模谐振器(10)、两个带阻部分(20，21)。

所述一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，双圆环多模谐振器(10)和两个带阻部分(20，21)以平行耦合微带线相互耦合。

所述一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，两个带阻部分(20，21)采用非对称π型结构应用于输入输出部分，目的是拓宽上阻带，非对称式的π型带阻部分是由两段长度不相等的微带线存根(L₁，L₂)构成。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及特性：

(1)结构紧凑、尺寸小，易于加工，且制作价格便宜。

(2)3dB相对带宽可达到60％以上，而且具有较宽的上阻带，3.2GHz-5GHz都被压制到-20dB以下。

(3)具有陡峭的裙边带和很高的频率选择性。

(4)通带内插入损耗很低，可达到0.7dB以下。

附图说明

图1基于双圆环多模谐振器的宽带滤波器的基本结构俯视图；

图2滤波器S21仿真结果图；

具体实施方式

近年来，多模环型谐振器开始被应用到微带带通滤波器的设计中，这种类型滤波器充分利用在通带内呈现多个谐振模式的特性，实现多模环形谐振腔具有较好的宽带性能而且其结构紧凑，易于加工，适用范围广，本实用新型正是利用谐振结构的多谐振特性，设计了一种低成本、高性能的微带宽带带通滤波器。

下面结合附图对本实用新型的具体结构作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型由双圆环多模谐振器(10)、两个带阻部分(20，21)组成。双圆环多模谐振器和两个带阻部分通过平行耦合微带线相互耦合。

如图1所示，该滤波器双圆环多模谐振器(10)部分的尺寸为：

小圆环(10)的外圆直径L₉＝5mm，内圆直径L₁₂＝2.4mm。大圆环(11)的外圆直径L₁₁＝8mm，内圆直径L₁₃＝3.6mm。其它部分尺寸为：L₄＝0.60mm，L₅＝16.90mm，L₈＝27.445mm，L₉＝6.45mm，L₁₀＝0.91mm，s＝0.37mm。

如图1所示，该滤波器两个带阻部分(20，21)部分的尺寸为：

两个微带线存根的长度：L₁＝7.99mm，L₂＝6.03mm。非对称π型结构的其它结构的尺寸为：L₆＝4.75mm，L₇＝0.74mm，L₃＝18.47mm。

介质基板(40)的选择：本实用新型采用的介质基板的尺寸为2cm*6cm，其相对介电常数为11.2，该基板价格较低，损耗较小，应用范围广。在实际中，可根据实际应用采用其它介电常数损耗角的介质基板，本实用新型采用的介质基板的介电常数损耗角为0.009，其厚度为1.6mm，满足所需的强度。

双圆环多模谐振器(10)的设计：近年来，多模环型谐振器开始被广泛应用到微带宽带带通滤波器的设计中，这种类型的滤波器充分利用了在通带内呈现多个谐振模式的特性，实现多模环形谐振器具有较好的宽带性能而且其结构紧凑，易于加工。本实用新型设计的双圆环多模谐振器是基于阶状阻抗全波长环形谐振器(SORR)和阶状阻抗半波长谐振器(SHR)的结合和改善，主要是由两个大小不同的圆环(11，12)构成。其结构紧凑、易于加工，且能够产生很好的通带性能。本实用新型设计的双圆环多模谐振器在通带内产生四个传输极点，在上、下截止频率处产生两个传输零点，其产生的通带相对带宽可达60％以上，而且实现了陡峭的裙边带和高频率选择性。

两个带阻部分(20，21)的设计：本实用新型采用非对称式的π型结构构成带阻部分，将其应用于输入输出部分可拓宽上阻带。其中非对称式的π型带阻部分是由两段长度不相等的微带存根(L₁，L₂)构成，该结构能够在高频上阻带部分产生两个传输零点，从而达到抑制谐波效应、拓宽上阻带的效果。该宽带带通滤波器的两个带阻部分连接的是普通激励源(50Ω)。

为了减小滤波器的体积，将微带线折叠起来。此设计不仅使得滤波器的结构更为紧凑，更能很好的实现通信。本实用设计的滤波器不仅能实现55％以上的相对带宽，而且具有较高的频率选择性和很好的阻带特性，同时通带内插入损耗较低，结构简单、体积小，印刷在介质基板的两面，便于批量生产，调试，且成本低廉。

运用高频电磁仿真软件CST MICROWAVE STUDIO对设计的滤波器进行仿真，得到的S21参数如图2所示。

从图2我们看到，中心频率在1.72HZ，-3dB带宽范围为1.14HZ-2.22HZ，相对带宽为64.3％。通过内插入损耗小于0.7dB，从图中还可以看出，该滤波器具有较高的频率选择性和较好的阻带特性，从3.2HZ到5HZ的频率范围内谐波效应可以被压制到-20dB以下。

Claims (3)

1.一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，包括形成于介质板(40)上、下表面的金属微带贴片(30)和金属接地板(50)，所述金属微带贴片包括双圆环多模谐振器(10)、两个带阻部分(20，21)。

2.根据权利要求1所述一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，双圆环多模谐振器(10)和两个带阻部分(20，21)以平行耦合微带线相互耦合。

3.根据权利要求1所述一种基于双圆环多模谐振器的高性能微带滤波器，其特征在于，两个带阻部分(20，21)采用非对称π型结构应用于输入输出部分，目的是拓宽上阻带，非对称式的π型带阻部分是由两段长度不相等的微带线存根(L₁，L₂)构成。