CN206497970U - 一种小型化单通带微带滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型化单通带微带滤波器，包括基板，所述基板的上层设置有微带线结构，下层覆有铜底板；所述微带线结构包括一个奇偶模谐振器和对称设置于所述奇偶模谐振器两侧的一对微带谐振器，每个微带谐振器均连接有一个微带线，每个微带线的端部均连接有一个输入/输出端；所述奇偶模谐振器为圆形，微带线结构的表面覆有铜层，且奇偶模谐振器的表面有未覆铜的空心部分；所述奇偶模谐振器上开设有金属通孔，金属通孔依次贯穿微带线结构、基板和铜底板。本实用新型的滤波器很好满足设计需求，通带频率范围为4.33GHz‑5.45GHz,具有1GHz的高带宽，在通带外大部分回波损耗都在‑20dB以下，通带内最大回波损耗‑43dB,且具有很好的线性度。

Description

一种小型化单通带微带滤波器

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种带通微带滤波器。

背景技术

随着现代微波通信，尤其是移动通信、无线通信技术的迅猛发展，系统对通信的选择性越来越高。滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种器件。它的主要作用是抑制不需要的信号，使其不能通过，只让需要的信号通过。微带滤波器在军工集团界和单片式微波集成电路中得到广泛的应用。在微波电路系统中，滤波器的性能对电路的性能指标有很大的影响，可以说滤波器的优劣直接决定产品的优劣。因此如何设计出一个具有高性能的滤波器，对设计微波电路系统具有很重要的意义。近年来无线通信及其他可移动接收机和发射机应用的迅猛增长，使得微波电路系统应用广泛，其中用微带做滤波器是其主要应用之一，特别是在无线通讯领域更是得到了广泛的应用。

近年来滤波器研究不断地取得新进展。在所有现代无线通信设备的射频前端中，微型封装、性能好、低成本、易于安装使用的滤波器，一直是相关器件小型化、微型化的重点。现代蜂窝移动通信、无线局域网为代表的无线通信技术的发展，就会对部分相邻频段的频率选择产生干扰，所以滤波器带外抑制也是考察的重点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种小型化单通带微带滤波器，达到体积小、结构新的效果。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种小型化单通带微带滤波器，包括基板，所述基板的上层设置有微带线结构，下层覆有铜底板；所述微带线结构包括一个奇偶模谐振器和对称设置于所述奇偶模谐振器两侧的一对微带谐振器，每个微带谐振器均连接有一个微带线，每个微带线的端部均连接有一个输入/输出端；所述奇偶模谐振器为圆形，微带线结构的表面覆有铜层，且奇偶模谐振器的表面有未覆铜的空心部分；所述奇偶模谐振器上开设有金属通孔，金属通孔依次贯穿微带线结构、基板和铜底板。

优选的，所述奇偶模谐振器为加载短路枝节谐振器。

优选的，所述基板为FR4基板。

优选的，所述FR4基板的尺寸为长16mm、宽10mm、厚1mm。

优选的，所述FR4基板的相对介电常数为4.4。

优选的，所述空心部分包括一个工字型空心部分，以及位于该工字型空心部分两侧的条形空心部分。

优选的，所述金属通孔为多个。

有益效果：本发明的滤波器位于中间的奇偶模谐振器与两边的微带谐振器进行耦合，然后对两边的微带谐振器进行馈电。中间的奇偶模谐振器由奇偶模理论产生谐振频率响应，通过奇偶模谐振器下底部的金属通孔与铜底板连接影响滤波器的中心频率，使其中心频率5GHz左右。奇偶模谐振器中的空心部分影响电流分布，达到进一步降低滤波器回波损耗的目的。本发明的滤波器的结构新且尺寸小，占用体积只有16mm*10mm*1mm, 易于加工且成本低；滤波器很好满足设计需求，通带频率范围为4.33GHz-5.45GHz,具有 1GHz的高带宽，在通带外大部分回波损耗都在-20dB以下，通带内最大回波损耗-43dB, 且具有很好的线性度。

附图说明

图1是滤波器正面示意图；

图2是滤波器背面示意图；

图3是滤波器的结构示意图；

图4是滤波器S参数图；

图5是滤波器相位延迟参数图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1-3所示为一种小型化单通带微带滤波器，包括基板2，所述基板2的上层设置有微带线结构1，下层覆有铜底板3；所述微带线结构1包括一个奇偶模谐振器11和对称设置于所述奇偶模谐振器11两侧的一对微带谐振器12，每个微带谐振器12均连接有一个微带线13，每个微带线13的端部均连接有一个输入/输出端14；所述奇偶模谐振器 11为圆形，微带线结构1的表面覆有铜层16，且奇偶模谐振器11的表面有未覆铜的空心部分；所述奇偶模谐振器11上开设有金属通孔4，金属通孔4依次贯穿微带线结构1、基板2和铜底板3。

基板2采用相对介电常数为4.4的FR4基板，其尺寸为长16mm、宽10mm、厚1mm。

如图1，空心部分包括一个工字型空心部分151，以及位于该工字型空心部分两侧的条形空心部分152。对于空心部分的作用，发明人首先设计了不加任何空心部分的奇偶模谐振器后，发现滤波器特性很差，因此，发明人在奇偶模谐振器11部分进行电流分析，通过在其表面挖空，形成工字型空心部分151和条形空心部分152，影响其电流路径，工字形空心部分151的一竖空心部分使电流不能直接通过而影响滤波器的传输参数，工字形空心部分151上面两横空心部分与条形空心部分152更是影响滤波器的回波损耗，从而达到滤波器设计要求。

金属通孔4为多个，如图1-3所示，金属通孔4为四个，其中一个设于奇偶模谐振器11的顶部，另外三个设置于奇偶模谐振器11的底部。

其中，圆形的奇偶模谐振器11的半径是4mm；工字型空心部分151的上下两端为长4.8mm，宽0.5mm的长方形，中间为长5mm，宽0.6mm的长方形；两个条形空心部分152均为长3mm，宽0.8mm的长方形；微带谐振器12为弧形，弧形的圆心角为90度，其宽度为0.4mm，其与圆形的奇偶模谐振器11之间的距离为0.12mm；微带线13为长为3mm，宽为0.8mm的长方形；输入/输出端14为长为2mm，宽为0.5mm的长方形；圆形的奇偶模谐振器11的顶部设置有一个长0.61mm，宽0.6mm的小方块，其上开设有一个半径为0.1mm的金属通孔4；圆形的奇偶模谐振器11底部的三个金属通孔4的半径为0.1mm，其中两边的金属通孔4的圆心与中间金属通孔4的圆心水平距离为0.35mm，垂直距离为0.05mm。

通过上述结构描述，本发明的原理是：

位于中间的奇偶模谐振器11与两边的微带谐振器12进行耦合，然后对两边的微带谐振器12进行馈电。中间的奇偶模谐振器11由奇偶模理论产生谐振频率响应，通过奇偶模谐振器11下底部的金属通孔4与铜底板3连接影响滤波器的中心频率，使其中心频率 5GHz左右。奇偶模谐振器11中的空心部分影响电流分布，达到进一步降低滤波器回波损耗的目的。

其中，奇偶模谐振器11采用加载短路枝节谐振器，与加载开路枝节不同的是，加载短路枝节的谐振器偶模等效电路是短路谐振器，在相同谐振频率情况下，加载的短路枝节的电尺寸更小，物理长度更短，结构更紧凑。

图1、图2分别表示滤波器正反两面的结构图，图中斜线阴影部分表示覆铜的部分，如图1，微带线结构1的表面覆有铜层16，如图2，基板2下层覆有铜底板3。图3表示滤波器的结构示意图。

图4是滤波器的是S11和S12图，从图中可以看出，带通滤波器频带范围 4.33GHz-5.45GHz，最大插入损耗-1.42dB，最小回波损耗-43dB，而且在3.58GHz以下 6.3GHz以上回波损耗都在-20dB以下。

图5是滤波器相位延迟参数图，从图中可以看出滤波器在4.65GHz-5.05GHz相位延迟都在180，表示滤波器在此通带内具有很好的线性度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种小型化单通带微带滤波器，其特征在于：包括基板(2)，所述基板(2)的上层设置有微带线结构(1)，下层覆有铜底板(3)；所述微带线结构(1)包括一个奇偶模谐振器(11)和对称设置于所述奇偶模谐振器(11)两侧的一对微带谐振器(12)，每个微带谐振器(12)均连接有一个微带线(13)，每个微带线(13)的端部均连接有一个输入/输出端(14)；所述奇偶模谐振器(11)为圆形，微带线结构(1)的表面覆有铜层(16)，且奇偶模谐振器(11)的表面有未覆铜的空心部分；所述奇偶模谐振器(11)上开设有金属通孔(4)，金属通孔(4)依次贯穿微带线结构(1)、基板(2)和铜底板(3)。

2.根据权利要求1所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述奇偶模谐振器(11)为加载短路枝节谐振器。

3.根据权利要求1所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述基板(2)为FR4基板。

4.根据权利要求3所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述FR4基板的尺寸为长16mm、宽10mm、厚1mm。

5.根据权利要求3或4所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述FR4基板的相对介电常数为4.4。

6.根据权利要求1所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述空心部分包括一个工字型空心部分(151)，以及位于该工字型空心部分两侧的条形空心部分(152)。

7.根据权利要求1所述的小型化单通带微带滤波器，其特征在于：所述金属通孔(4)为多个。