CN207009620U - 一种小型化微波带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型化微波带通滤波器，包括一介质基片，介质基片的表面上设有金属微带，所述金属微带包括输入微带，输出微带和其间的奇模、偶模微带谐振腔，其拓扑结构呈平行耦合排列。输入微带经T形转接及耦合缝隙将微波能量耦合入奇模、偶模微带谐振腔，再经T形转接及耦合缝隙将微波能量与输出微带连接；奇模、偶模微带谐振腔中加载微带负载，可用于调控奇偶谐振频率。通过控制微带负载的耦合缝隙可以控制传输通带中的传输零点，从而调控滤波器通带的带宽，使滤波器带外特性更好。该滤波器具有结构简单、体积小、插入损耗低、相对带宽大及传输零点可控的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及通讯领域用滤波器，特别涉及一种小型化微波带通滤波器。
背景技术
无线通信技术和集成电路技术的迅猛发展,对无线通信电子设备提出了更高的要求,集成化、小型化、高可靠性已经成为无线通信系统发展的必然趋势,因此，在设计微波器件在满足电气性能的同时,尽可能减少体积。目前，无线通讯系统中的天线、滤波器等器件尽管可以在一定程度上集成在封装系统中,但是,由于其工作性能的特殊要求及其特定的工作原理,还不能从设计上完全实现小型化。传统方法设计的滤波器尺寸一般比较大,难以满足现代无线通信系统的要求。性能优良、易于集成的微波滤波器仍然是现代无线通信系统研究中的一个挑战。
此外，微波滤波器中带外传输零点的可控性对于实现滤波器严苛的性能至关重要。滤波器的物理拓扑结构对于传输零点的数量和位置起着决定性作用。虽然，目前横向谐振器滤波器电路可以提供一个广义切比雪夫函数的响应，从而达到在任意有限频率控制传输零点。然而，这样的耦合拓扑结构物理上难以实现，它需要一个多分支电路谐振器的激励。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种采用微带结构构成的小型化带通滤波器。它具有重量轻、体积小、制造成本低且易于与其他微波电路集成等诸多优点，而且它无需多分支电路谐振器激励，有望应用于无线通信滤波系统中。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种小型化微波带通滤波器，包括介质基片1，输入微带2，T形转接3，微带负载4，奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6，第一输入/输出微带缝隙7,第二输入/输出微带缝隙8,输出微带9，第三输入/输出微带缝隙11，谐振微带缝隙12镶嵌于介质基片1上，圆形通孔结构10贯穿介质基片1，各微带在介质基片1上成中心对称分布，输入微带2及输出微带9为两条状微带，两条状微带中间有第三输入/输出微带缝隙11，输入微带2及输出微带9分布与其对应的T型转接3连接，T型转接3朝向其连接的输入微带2或输出微带9的一侧向外延伸出两条状微带，T型转接3与其连接的输入微带2及输出微带9间形成第一输入/输出微带缝隙7和第二输入/输出微带缝隙8；奇模微带谐振腔5和偶模微带谐振腔6位于微带整体两侧，延伸至两T形转接3，并与两T形转接3两侧边缘平齐，微带负载4紧贴奇模微带谐振腔5和偶模微带谐振腔6设置，其间形成谐振微带缝隙12；微带负载4、奇模微带谐振腔5、偶模微带谐振腔6、及两侧的T形转接3间形成一横向工型空隙谐振腔。
进一步的，所述所述奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6通过耦合缝隙12加载微带负载4；
进一步的，所述微带负载4在奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6之间呈上下镜像对称分布；
进一步的，所述偶模微带谐振腔6两端有圆形通孔结构10与地相连，构成偶模谐振器。
进一步的，所述微带负载4为两个，上下对称通过耦合缝隙12加载于奇模、偶模微带谐振腔，微带负载4、奇模谐振腔、偶模谐振腔构成的金属微带整体呈轴上下对称结构。
进一步的，设奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6的长为a，宽度为0.3～2.0mm，所述介质基片1的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带2长L2取值为0.02a～0.2a，所述微带负载4的长度为0.4a～0.75a，宽度为0.5～2.0mm，其谐振微带缝隙12的大小为0.01～01mm。
进一步的，所述的输入微带2，输出微带9长度为0.02a～0.2a，宽度为0.6～1.5mm，T形转接3采用阶跃阻抗结构，其低阻抗长度为2～3mm，宽度为1～2mm，高阻抗处长度为3～5mm，宽度0.2～0.7mm，第一输入/输出微带缝隙7为0.01～0.6mm，第二输入/输出微带缝隙8为0.01～0.6mm，第三输入/输出微带缝隙11为0.02～0.2mm。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本实用新型提供一种小型化微波带通滤波器，采用奇偶双模工作模式，并加载微带负载，使得滤波器产生通带的同时在带外产生两个可以调控的传输零点，从而实现滤波器带宽可调，并可以使滤波器实现高度的边缘选择性。滤波器的偶模工作模式通过谐振器两端点的通孔接地来实现，通过调节奇偶模谐振腔的长度以及微带负载的长度均可灵活的调节滤波器的中心频率。滤波器输入、输出段的T形转接结构充分地减小了金属微带的占地面积，实现了器件的小型化，能更好地适应当今大规模微波集成电路发展。
附图说明
图1是本实用新型正面结构示意图。
图2是样品的S参数曲线图。
图3是滤波器样品在15.5GHz频段时工作时，金属微带法线方向电场分布图。
图4是耦合缝隙对滤波器通带及两个传输零点的调控作用。
图中：1-介质基片，2-输入微带，3-T形转接，4-微带负载，5-奇模微带谐振腔，6-偶模微带谐振腔，7-第一输入/输出微带缝隙,8-第二输入/输出微带缝隙,9-输出微带，10-圆形通孔结构，11-第三输入/输出微带缝隙，12-谐振微带缝隙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种小型化微波带通滤波器，包括介质基片1，输入微带2，T形转接3，微带负载4，奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6，第一输入/输出微带缝隙7,第二输入/输出微带缝隙8,输出微带9，第三输入/输出微带缝隙11，谐振微带缝隙12镶嵌于介质基片1上，圆形通孔结构10贯穿介质基片1，各微带在介质基片1上成中心对称分布，输入微带2及输出微带9为两条状微带，两条状微带中间有第三输入/输出微带缝隙11，输入微带2及输出微带9分布与其对应的T型转接3连接，T型转接3朝向其连接的输入微带2或输出微带9的一侧向外延伸出两条状微带，T型转接3与其连接的输入微带2及输出微带9间形成第一输入/输出微带缝隙7和第二输入/输出微带缝隙8；奇模微带谐振腔5和偶模微带谐振腔6位于微带整体两侧，延伸至两T形转接3，并与两T形转接3两侧边缘平齐，微带负载4紧贴奇模微带谐振腔5和偶模微带谐振腔6设置，其间形成谐振微带缝隙12；微带负载4、奇模微带谐振腔5、偶模微带谐振腔6、及两侧的T形转接3间形成一横向工型空隙谐振腔。
进一步的，所述所述奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6通过耦合缝隙12加载微带负载4；
进一步的，所述微带负载4在奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6之间呈上下镜像对称分布；
进一步的，所述偶模微带谐振腔6两端有圆形通孔结构10与地相连，构成偶模谐振器。
进一步的，所述微带负载4为两个，上下对称通过耦合缝隙12加载于奇模、偶模微带谐振腔，微带负载4、奇模谐振腔、偶模谐振腔构成的金属微带整体呈轴上下对称结构。
进一步的，设奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6的长为a，宽度为0.3～2.0mm，所述介质基片1的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带2长L2取值为0.02a～0.2a，所述微带负载4的长度为0.4a～0.75a，宽度为0.5～2.0mm，其谐振微带缝隙12的大小为0.01～01mm。
进一步的，所述的输入微带2，输出微带9长度为0.02a～0.2a，宽度为0.6～1.5mm，T形转接3采用阶跃阻抗结构，其低阻抗长度为2～3mm，宽度为1～2mm，高阻抗处长度为3～5mm，宽度0.2～0.7mm，第一输入/输出微带缝隙7为0.01～0.6mm，第二输入/输出微带缝隙8为0.01～0.6mm，第三输入/输出微带缝隙11为0.02～0.2mm。
本实用新型的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的输入微带2，通过第一输入/输出微带缝隙7,第二输入/输出微带缝隙8分别将微波能量耦合入奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6，奇模微带谐振腔5，偶模微带谐振腔6分别带有两个矩形微带负载4，微带负载4不增大滤波器的占地面积，还可用于调节奇模，偶模的谐振频率。奇模偶模谐振腔配合微带负载在滤波器的带外产生两个可控的传输零点，可充分改善滤波器的带外特性，改善信噪比。滤波器的偶模采用在谐振腔两端打通孔并接地的方法实现。通过调节奇模偶模谐振器的耦合缝隙等参数可灵活地调整滤波器的带宽，微带负载的加载方法充分减小了滤波器金属微带的占地面积，使得滤波器得以小型化。谐振腔中的微波能量通过输出微带9输出，并实现滤波效果。
实施例2
为了更好地证明本实用新型的有益效果，申请人设计了如下符合本申请权利要求的宽带微波带通滤波器样品，样品参数如表1所示。
表1微波滤波器样品各部分参数(单位：mm)
该样品的介质基片1采用介电常数为2.65的介质基片，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算，结果如图2所示，图2中S11为滤波器反射系数，S21为滤波器传输系数，可以看出该样品为微波带通滤波，其中心频率为15GHz，该处插入损耗为-1.4dB，其-3dB通带为14.6GHz到15.2GHz，相对带宽为样品在整个通带内反射系数小于-20.0dB，纹波抖动低于0.5dB。
该样品在通带15.5GHz频段下工作时观察微带线法线方向电场分布，结果如图3所示，可见其电场能量能顺利的输入、输出，且对称分布于微带结构中。
图4是滤波器矩形微带负载耦合缝隙宽度对滤波器偶模式的传输零点调控图。从图4可以看出，滤波器通带中的传输零点随耦合缝隙的变化而得以有规律的调控。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，包括介质基片(1)，输入微带(2)，T形转接(3)，微带负载(4)，奇模微带谐振腔(5)，偶模微带谐振腔(6)，第一输入/输出微带缝隙(7),第二输入/输出微带缝隙(8),输出微带(9)，第三输入/输出微带缝隙(11)，谐振微带缝隙(12)镶嵌于介质基片(1)上，圆形通孔结构(10)贯穿介质基片(1)，各微带在介质基片(1)上成中心对称分布，输入微带(2)及输出微带(9)为两条状微带，两条状微带中间有第三输入/输出微带缝隙(11)，输入微带(2)及输出微带(9)分布与其对应的T型转接(3)连接，T型转接(3)朝向其连接的输入微带(2)或输出微带(9)的一侧向外延伸出两条状微带，T型转接(3)与其连接的输入微带(2)及输出微带(9)间形成第一输入/输出微带缝隙(7)和第二输入/输出微带缝隙(8)；奇模微带谐振腔(5)和偶模微带谐振腔(6)位于微带整体两侧，延伸至两T形转接(3)，并与两T形转接(3)两侧边缘平齐，微带负载(4)紧贴奇模微带谐振腔(5)和偶模微带谐振腔(6)设置，其间形成谐振微带缝隙(12)；微带负载(4)、奇模微带谐振腔(5)、偶模微带谐振腔(6)、及两侧的T形转接(3)间形成一横向工型空隙谐振腔；
设奇模微带谐振腔(5)，偶模微带谐振腔(6)的长为a，宽度为0.3～2.0mm，所述介质基片(1)的长度取值为L，宽度为W，厚度为0.5～1mm，所述输入微带(2)长L2取值为0.02a～0.2a，所述微带负载4的长度为0.4a～0.75a，宽度为0.5～2.0mm，其谐振微带缝隙(12)的大小为0.01～01mm；
所述的输入微带(2)，输出微带(9)长度为0.02a～0.2a，宽度为0.6～1.5mm，T形转接(3)采用阶跃阻抗结构，其低阻抗长度为2～3mm，宽度为1～2mm，高阻抗处长度为3～5mm，宽度0.2～0.7mm，第一输入/输出微带缝隙(7)为0.01～0.6mm，第二输入/输出微带缝隙(8)为0.01～0.6mm，第三输入/输出微带缝隙(11)为0.02～0.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述奇模微带谐振腔(5)，偶模微带谐振腔(6)通过耦合缝隙(12)加载微带负载(4)。
3.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述微带负载(4)在奇模微带谐振腔(5)，偶模微带谐振腔(6)之间呈上下镜像对称分布。
4.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述偶模微带谐振腔(6)两端有圆形通孔结构(10)与地相连，构成偶模谐振器。
5.根据权利要求1所述的一种小型化微波带通滤波器，其特征在于，所述微带负载(4)为两个，上下对称通过耦合缝隙(12)加载于奇模、偶模微带谐振腔，微带负载(4)、奇模谐振腔、偶模谐振腔构成的金属微带整体呈轴上下对称结构。
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|---|---|---|---|---|
| RU2775868C1 (ru) * | 2021-10-15 | 2022-07-11 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Высокоселективный микрополосковый полосно-пропускающий фильтр |
| CN114759327A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-07-15 | 展讯通信（上海）有限公司 | 一种多零点带通滤波器 |
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