CN207282676U - 吸收式微带带阻滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种吸收式微带帯阻滤波器，包括第一‑3dB定向耦合器、第二‑3dB定向耦合器、第一带阻滤波器和第二帯阻滤波器；两个‑3dB定向耦合器左右完全对称放置，所有端口均保持水平；两个带阻滤波器设置在两个‑3dB定向耦合器之间，且关于两个定向耦合器的水平中心线上下对称。本实用新型的带阻滤波器和耦合器的设计均基于设计频率f0，并且无集种电路元件的引入，具有设计简单，构造方便，吸收性能明显的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带阻滤波器，特别是一种吸收式微带带阻滤波器。
背景技术
微波滤波器作为广泛使用的无源器件之一，在微波射频电路与系统中起着关键的作用，而其中，带阻滤波器被广泛用于抑制干扰信号。
传统的带阻滤波器一般都是反射式的，这就意味着阻带抑制的信号能量会通过滤波器反射回来，然而，当滤波器用于抑制功率放大器的高次谐波时，反射回去的信号能量会使功率放大器的稳定性下降，尤其在功放的设计中，稳定性是衡量功放设计优劣的重要指标之一。因此吸收式的带阻滤波器是研究的一项重要内容。
现有的吸收式滤波器主要是二极管作为吸收式元件，二极管中包含有较小的电阻吸收反射电磁波。二极管是一种外部集种元件，可以看成是电容和电阻的串联，它在吸收式带阻滤波器中的使用主要会带来一下几个问题：1)其电容会对中心谐振频率产生影响，也即是电容的引入会改变微带谐振器的谐振频点；同时，二极管的电容电阻式有一定标称值的，因此，在设计特定频点的吸收式带阻滤波器中，微带谐振器，二极管电容、电阻等必须综合考虑，这样，设计和调试都会比较困难。2)引入外部电路，会引入额外的损耗和误差，同时滤波器整体的加工会引入新的工序，会带来更多的装配困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种吸收式微带带阻滤波器，在保持性能指标的同时，能够有效的降低输入端的反射，取得良好的滤波器吸收效果，并且相较于二极管加载的吸收式带阻滤波器更加便于设计和加工。
实现本实用新型目的的技术方案为：一种吸收式微带带阻滤波器，括第一-3dB定向耦合器、第二-3dB定向耦合器、第一带阻滤波器和第二带阻滤波器；
两个-3dB定向耦合器左右完全对称放置，所有端口均保持水平；
两个带阻滤波器设置在两个-3dB定向耦合器之间，且关于两个-3dB定向耦合器的水平中心线上下对称。
与现有技术相比，本实用新型的显著优点为：本实用新型的耦合器和带阻滤波器的设计都是基于中心频率f0的，设计的方法以及调试简单，同时，不需要连接外部包含集种原件的电路，电路的加工也更为精准、容易，并且级联耦合器并不影响原始的带阻滤波器的带宽。
附图说明
图1为微带吸收式带阻滤波器端口示意图。
图2为微带吸收式带阻滤波器结构图。
图3为耦合器尺寸图。
图4为带阻滤波器的尺寸图。
图5为仿真曲线和实测曲线图。
具体实施方式
结合图1、图2，本实用新型的一种吸收式微带带阻滤波器，包括第一-3dB定向耦合器、第二-3dB定向耦合器、第一带阻滤波器和第二带阻滤波器；
两个-3dB定向耦合器左右完全对称放置，所有端口均保持水平；
两个带阻滤波器设置在两个-3dB定向耦合器之间，且关于两个-3dB定向耦合器的水平中心线上下对称。
进一步的，所述第一带阻滤波器和第二带阻滤波器均为L型开路枝节带阻滤波器，两个L型开路枝节带阻滤波器关于两个-3dB定向耦合器的水平中心线上下对称，含有L 型开路枝节谐振器的一端均设置在带阻滤波器的外侧。
进一步的，所述第一-3dB定向耦合器包括四个端口线和耦合部分传输线，四个端口线分别为第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3和第四微带线4，耦合部分传输线包括第五微带线5、第六微带线6、第七微带线7和第八微带线8；
第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4均为平行线，特性阻抗为Z0；第六微带线6和第八微带线8为垂直线，特性阻抗同样为Z0，第五微带线5和第七微带线7为平行线，特性阻抗为第一微带线1、第二微带线2与第五微带线5上边缘平齐并连接，第三微带线3、第四微带线4与第七微带线7下边缘平齐并连接；第六微带线6的两端分别与第五微带线5和第七微带线7连接，第八微带线8的两端分别与第五微带线5和第七微带线7连接。
进一步的，所述第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4的特性阻抗Z0＝50Ω，长度为四分之一传输线波长；第六微带线6和第八微带线8的特性阻抗 Z0＝50Ω，长度为四分之一传输线波长；第五微带线5和第七微带线7的特性阻抗长度为四分之一传输线波长。
进一步的，所述第一L型开路枝节带阻滤波器包括两个L型开路枝节谐振器和主传输线，所述L型开路枝节谐振器包括第九微带线9和第十微带线10，所述主传输线包括第十一微带线11；
第九微带线9和第十微带线10的特性阻抗相同，第十微带线10与第十一微带线11留有间隙，间隙的大小决定谐振器与主传输线的耦合量的大小，其间隙大小由设计的阻带带宽决定，通过仿真软件可以调试得到；两个L型谐振器之间的距离为四分之一或则四分之三主传输线波长；
所述第一传统带阻滤波器的第十一微带线11与第二微带线2相连接，第二L型开路枝节带阻滤波器的主传输线与第三微带线3相连接。
进一步的，所述第九微带线9和第十微带线10的特性阻抗为50Ω，第九微带线和第十微带线总长度为半个传输线波长；第十一微带线11特性阻抗为50Ω。
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例
结合图1、图2，一种基于-3dB定向耦合器的微带线带阻滤波器，由两个-3dB定向耦合器和两个并行的二阶带阻滤波器组成。在带阻滤波器的通带频率范围内，入射信号由端口1出发，经过耦合器分为等幅相位差90°的两路信号S1和S2，经过带阻滤波器后在第二个耦合器处相互作用，输出端口3得到两个等幅同相的信号实现信号叠加，而端口2得到两个等幅反相的信号，从而实现了通带的无损传播。在阻带内，反射来自带阻滤波器的两个等幅相位差90°的信号在输入端的第一-3dB定向耦合器处汇聚，吸收端口4得到两个等幅同相的信号，输入端口1得到两个等幅反相的信号，从而，反射能量都被吸收端口的匹配阻抗吸收而不会反射都输入端口1，实现了阻带吸收功能。
本实施例中定向耦合器采用分支线耦合器，而带阻滤波器是可以任意选择的，本实施例中选择L型开路枝节带阻滤波器。
本实施例采用分支线耦合器的设计形式，其结构简单，性能稳定，各端口的传输线的特性阻抗为Z0，耦合器中间部分的传输线特性阻抗为长度为四分之波长；耦合器中间分支线特性阻抗为Z0，长度同样为四分之波长。
本实施例采用半波长平行耦合线形式的带阻滤波器，由滤波器理论可知，谐振器的长度约为半波长，而其间隔距离为四分之波长。
本实施例设计了一个中心频率为5GHz，带宽为200MHz左右的微带吸收式滤波器。微带线介质板选取Rogers 4350B，相对介电常数为3.66，厚度为0.508mm。
如图3所示，为使设计更加便利，采用的端口线1-4均为特性阻抗为50Ω的传输线，即Z0＝50Ω，其宽度为W1＝1.11mm，其长度L1＝7.91mm，约为四分之波长；耦合器线部分微带线68的特性阻抗同样为50Ω，即W2＝W1，长度L2＝8.38mm；按照阻抗条件计算出耦合器线部分平行线宽度为W3＝1.86mm，长度为L3＝9mm。耦合器各支节线以及耦合端口线都采用四分之波长传输线，上述结果是通过计算和简单调试得到的。
本实施例的带阻滤波器为半波长二阶滤波器，在上述耦合器设计的基础上，主传输线以采用特性阻抗为50Ω的传输线。其具体尺寸如图4所示：主传输线长度L4＝50mm，宽度W4＝1.11mm；第九微带线9长度为L5＝9mm，第十微带线10长度L6＝9mm，谐振器总长度L5+L6＝18mm，宽度为W5＝1.15mm；谐振器之间的间隔为D＝26.8mm。
图5显示了仿真和实测的参数曲线，在阻带内，反射系数S11被降低至20dB以下，通带损耗低于2dB，展现了较好的性能。
Claims (6)
1.一种吸收式微带带阻滤波器，其特征在于，包括第一-3dB定向耦合器、第二-3dB定向耦合器、第一带阻滤波器和第二带阻滤波器；
两个-3dB定向耦合器左右完全对称放置，所有端口均保持水平；
两个带阻滤波器设置在两个-3dB定向耦合器之间，且关于两个-3dB定向耦合器的水平中心线上下对称。
2.根据权利要求1所述的吸收式微带带阻滤波器，其特征在于，所述第一带阻滤波器和第二带阻滤波器均为L型开路枝节带阻滤波器，两个L型开路枝节带阻滤波器关于两个-3dB定向耦合器的水平中心线上下对称，含有L型开路枝节谐振器的一端均设置在带阻滤波器的外侧。
3.根据权利要求1或2所述的吸收式微带带阻滤波器，其特征在于，所述第一-3dB定向耦合器包括四个端口线和耦合部分传输线，四个端口线分别为第一微带线(1)、第二微带线(2)、第三微带线(3)和第四微带线(4)，耦合部分传输线包括第五微带线(5)、第六微带线(6)、第七微带线(7)和第八微带线(8)；
第一微带线(1)、第二微带线(2)、第三微带线(3)、第四微带线(4)均为平行线，特性阻抗为Z0；第六微带线(6)和第八微带线(8)为垂直线，特性阻抗同样为Z0，第五微带线(5)和第七微带线(7)为平行线，特性阻抗为第一微带线(1)、第二微带线(2)与第五微带线(5)上边缘平齐并连接，第三微带线(3)、第四微带线(4)与第七微带线(7)下边缘平齐并连接。
4.根据权利要求3所述的吸收式微带带阻滤波器，其特征在于：所述第一微带线(1)、第二微带线(2)、第三微带线(3)、第四微带线(4)的特性阻抗Z0＝50Ω，长度为四分之一传输线波长；第六微带线(6)和第八微带线(8)的特性阻抗Z0＝50Ω，长度为四分之一传输线波长；第五微带线(5)和第七微带线(7)的特性阻抗长度为四分之一传输线波长。
5.根据权利要求3所述的吸收式微带带阻滤波器，其特征在于：所述第一带阻滤波器包括两个L型开路枝节谐振器和主传输线，所述L型开路枝节谐振器包括第九微带线(9)和第十微带线(10)，所述主传输线包括第十一微带线(11)；
第九微带线(9)和第十微带线(10)的特性阻抗相同，第十微带线(10)与第十一微带线(11)留有间隙，两个L型谐振器之间的距离为四分之一或四分之三主传输线波长；
所述第一带阻滤波器的第十一微带线(11)与第二微带线(2)相连接，第二带阻滤波器的主传输线与第三微带线(3)相连接。
6.根据权利要求5所述的吸收式微带带阻滤波器，其特征在于：所述第九微带线(9)和第十微带线(10)的特性阻抗为50Ω，第九微带线和第十微带线的总长度为半个传输线波长，第十一微带线(11)特性阻抗为50Ω。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110391790A (zh) * | 2019-07-01 | 2019-10-29 | 普联技术有限公司 | 一种吸收式高通滤波器 |
| TWI812914B (zh) * | 2021-01-07 | 2023-08-21 | 國立臺灣大學 | 濾波器及其等效濾波電路 |
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