CN208315718U - 采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器，包括：半波长主谐振器；在半波长主谐振器中心位置加载的加载枝节；并联方环；以及输入馈线和输出馈线；所述输入馈线和输出馈线均采用阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电，整个滤波器的结构为左右对称设置。本实用新型通过并联方环的枝节加载谐振技术，实现了小型化的结构以及高选择性的三模通带特性，可通过直接印刷PCB电路加工，便于集成到电路板。因此本实用新型满足小型通信系统的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子系统中。

Description

采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及微波技术领域，尤其涉及一种采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器。

背景技术

作为射频收发前端的重要组成部分，微波滤波器被用来在通带内低损耗地传输所需信号而在有限阻带内抑制不需要的信号，其性能的好坏直接影响通信系统整体的性能。由于无线系统节能减排的要求和系统小型化便携化的趋势要求滤波单元必须低损耗和小尺寸，采用多模谐振器是微波滤波器小型化最有效的方法之一。多模产生机理可分为简并多模谐振器和高次多模谐振器，而根据模式数量可分为双模、三模、四模……N模带通滤波器。其中，双模带通滤波器和三模带通滤波器是最常见的两种多模带通滤波器。

据调查与了解，已公开的三模带通滤波器现有技术如下：

2003年Zhu L等人提出一种十字形加载的三模滤波器。题名为：“Compactmicrostrip bandpass filter with two transmission zeros using a stub-tappedhalf-wavelength line resonator”。该滤波器是在传统均匀阻抗半波长谐振器的基础上进行改进，在其对称中心加载上下两段阻抗不同的短截线。采用奇偶模分析，奇模的时候，对于单独的半波长谐振器将会在谐振频率位置产生1个极点，而偶模的时候，对称中心加载的上下两段阻抗不同的短截线也将产生2个极点，从而实现三模特性，并实现通带两边的传输零点。

2011年Zhang S B等人提出了一种新型三模/四模滤波器。题名为：“Compact andhigh-selectivity microstrip bandpass filters using triple-/quad-mode stub-loaded resonators”。该滤波器也是在传统半波长谐振器的基础上进行改进。该结构并不是在对称中心加载短截线，而是以对称中心对称，在两边加载两段等阻抗等电长度的短截线，同时让两段短截线弯出一段相互耦合，用奇偶模分析法，该结构实现了三模特性。在此基础上，在该结构的对称中心再加载短截线，实现了四模特性。

但是在目前的三模带通滤波器的研究中，尺寸问题和选择性问题仍然是急需解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有三模带通滤波器尺寸过大和选择性较低的技术缺陷，提供一种并联方环的枝节加载谐振技术，实现高选择性的小型三模带通滤波器，该滤波器不仅尺寸较小，而且通带性能良好，便于加工。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案得到：

提供一种采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器，包括：半波长主谐振器、在半波长主谐振器的中心位置加载的加载枝节、并联方环、输入馈线和输出馈线；所述输入馈线和所述输出馈线均具有阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电，所述小型三模带通滤波器的结构为左右对称设置；所述半波长主谐振器具有其长度决定第二个谐振模式的谐振频率的U形开环结构；所述加载枝节为矩形结构，垂直加载在所述半波长主谐振器的中心位置，所述加载枝节的宽度是所述半波长主谐振器宽度的两倍，所述加载枝节的长度决定第三个谐振模式的谐振频率；所述输入馈线和输出馈线均通过阻抗匹配的弯折结构分别连接输入端和输出端，所述输入馈线和所述输出馈线的耦合结构为两段平行细耦合线，所述两段平行细耦合线通过缝隙与所述半波长主谐振器的两个开路端进行强耦合馈电。

在本实用新型所述的采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器中，所述并联方环与所述半波长主谐振器通过两个连接点垂直相连，所述两个连接点关于所述半波长主谐振器的中心位置对称，所述两个连接点与所述半波长主谐振器的中心位置的距离决定第一个谐振模式的谐振频率。

在本实用新型所述的采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器中，所述并联方环总长度等于所述两个连接点与所述半波长主谐振器开路端距离的两倍。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：与已有的微带双频带通滤波器比较，本实用新型通过并联方环的枝节加载谐振技术，实现了小型化的结构以及高选择性的三模通带特性；本实用新型不用打接地的金属通孔，直接印刷PCB电路便于加工；由于本设计的滤波器采用平面结构，便于集成到电路板，因此本实用新型比较适合集成到小型移动终端设备系统上。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型所述小型三模带通滤波器的结构示意图；

图2为本实用新型所述U形开环结构的半波长主谐振器的结构示意图；

图3为本实用新型所述中心枝节加载半波长主谐振器的结构示意图；

图4为本实用新型所述采用并联方环的枝节加载的三模谐振器的结构示意图；

图5为本实用新型所述小型三模带通滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例所述的采用并联方环的枝节加载谐振器的高选择性小型三模带通滤波器，包括：半波长主谐振器1；加载枝节2；并联方环3；以及输入馈线4和输出馈线5；所述输入馈线4和输出馈线5均采用阻抗匹配的两段平行细耦合线结构，而且所述输入馈线4和输出馈线5分别由各自50欧姆的微带线输入端6和输出端7直接馈电，整个滤波器的结构为左右对称设置。

进一步地，如图2所示，对于半波长主谐振器1，为使整个滤波器结构紧凑，采用U形开环结构，其总长度决定第二个谐振模式的谐振频率，也是整个通带的中心频率。

进一步地，如图3所示，通过给定滤波器通带中心频率指标确定半波长主谐振器1的总长后，在所述半波长主谐振器1的中心位置加载的垂直加载枝节2，加载枝节2为矩形结构，所述加载枝节2的宽度是半波长主谐振器宽度的两倍，加载枝节2的长度决定第三个谐振模式的谐振频率，图3所示结构目前为双模谐振器，两个模式分别是拟构建的三模谐振器的第二个谐振模式和第三个谐振模式。

进一步地，如图4所示，通过确定半波长主谐振器1和加载枝节2的尺寸，建立了中心枝节加载的双模谐振器之后，在此基础上并联方环3，所述并联方环与半波长主谐振器通过两个连接点垂直相连，两个连接点关于半波长主谐振器的中心位置对称，连接点与半波长主谐振器的中心位置的距离决定第一个谐振模式的谐振频率，而且所述并联方环总长度等于连接点与半波长主谐振器开路端距离的两倍，便于奇偶模分析。

进一步地，在建立采用并联方环的枝节加载三模谐振器之后，将所述输入馈线4和输出馈线5耦合结构部的两段平行细耦合线通过缝隙与半波长主谐振器的两个开路端进行强耦合馈电，与此同时，将输入馈线4和输出馈线5分别与输入端6和输出端7连接。

本实用新型通过枝节加载、并联方环，两段平行细耦合线强耦合等技术的结合实现高选择性的小型三模带通滤波器。根据上述具体实施方式，在介电常数为2.55、厚度为0.8毫米的FR4介质基板上，设计了工作频率在4.2GHz，通带带宽为600MHz，通带两边都有传输零点的三模带通滤波器实施例。其频率响应图如图5所示。整个通带的回波损耗S₁₁低于16dB，两个传输零点位置为3.88GHz和4.64GHz，整个三模带通滤波器的电路尺寸为24.4mm*14.2mm。

通过以上分析可以知道，本实用新型既包含了三个谐振模式的谐振频率控制，还包含了外部耦合的控制，能够满足小型通信系统的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子系统中。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器，其特征在于，包括：半波长主谐振器、在半波长主谐振器的中心位置加载的加载枝节、并联方环、输入馈线和输出馈线；所述输入馈线和所述输出馈线均具有阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电，所述小型三模带通滤波器的结构为左右对称设置；所述半波长主谐振器具有其长度决定第二个谐振模式的谐振频率的U形开环结构；所述加载枝节为矩形结构，垂直加载在所述半波长主谐振器的中心位置，所述加载枝节的宽度是所述半波长主谐振器宽度的两倍，所述加载枝节的长度决定第三个谐振模式的谐振频率；所述输入馈线和所述输出馈线均通过阻抗匹配的弯折结构分别连接输入端和输出端，所述输入馈线和所述输出馈线的耦合结构为两段平行细耦合线，所述两段平行细耦合线通过缝隙与所述半波长主谐振器的两个开路端进行强耦合馈电。

2.根据权利要求1所述的采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器，其特征在于，所述并联方环与所述半波长主谐振器通过两个连接点垂直相连，所述两个连接点关于所述半波长主谐振器的中心位置对称，所述两个连接点与所述半波长主谐振器的中心位置的距离决定第一个谐振模式的谐振频率。

3.根据权利要求2所述的采用并联方环的枝节加载谐振器的小型三模带通滤波器，其特征在于，所述并联方环总长度等于所述两个连接点与所述半波长主谐振器开路端距离的两倍。