CN209016240U - 带通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种带通滤波器，可以实现由第一环形谐振器阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，由第二环形谐振器阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，从而控制可以按照用户的需求灵活的设置滤波器的滤波带宽，解决了现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制，难以提高滤波带宽较小的问题。

Description

带通滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，特别是涉及一种带通滤波器。

背景技术

现有的用于W波段的带通滤波器的结构，通常是波导结构的带通滤波器。其中，W波段指的是频率范围为75GHz-110GHz的电磁波。常用的波导结构带通滤波器为：由多个不同尺寸的金属腔体连通在一起，而形成的只让某一特定频带内的电磁波通过的滤波器。例如：参见图1，输入端01，用于电磁波的输入，金属腔体02用于过滤电磁波，输出端03，同于电磁波的输出。

然而，发明人在实现本实用新型的过程中发现，现有技术至少存在以下缺点：现有的用于W波段的带通滤波器通常是波导结构的带通滤波器。由图1 的结构可见，其金属腔体02内中的结构比较复杂，由于W波段的频率过高，导致对波导结构的机械加工精度要求非常高，加工难度大。并且，波导结构的带通滤波器的滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果就会对金属腔体的尺寸进行限制，然而，由于滤波效果对金属腔体尺寸的限制，就会导致了对滤波器的滤波带宽的限制。

发明内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种带通滤波器，以解决由于滤波效果对金属腔体尺寸的限制而导致的对带通滤波器的滤波带宽的限制。具体技术方案如下：

为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种带通滤波器，所述带通滤波器包括：

空心金属盒10、电路基板11、第一环形谐振器110和第二环形谐振器111；

所述电路基板11作为所述空心金属盒10的底板，与所述空心金属盒固定连接；

所述第一环形谐振器110和第二环形谐振器111朝向所述空心金属盒的内心，印制在所述电路基板11上，其中，所述第一环形谐振器110用于阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，所述第二环形谐振器111用于阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，所述第一预设频率与第二预设频率的差值为预设带通滤波器的带宽；

所述第一环形谐振器110与所述第二环形谐振器111串行连接为一个整体。

可选的，所述电路基板11为三氧化二铝陶瓷基板。

可选的，所述第一环形谐振器110，包括：第一谐振环1第一输入端2、第一输出端3、两个第一开路支节4；

所述第一输入端2与所述第一谐振环1的第一条边1101固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第一输出端3与所述第一谐振环1的第四条边1104固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第一开路支节4分别与所述第一谐振环1的第二条边1102和第三条边1103固定连接为一个整体。

可选的，所述第二环形谐振器111，包括：第二谐振环6第二输入端7、第二输出端8、两个第二开路支节9；

所述第二输入端7与所述第二谐振环6的第二条边1112固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第二输出端8与所述第二谐振环6的第三条边1113固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第二开路支节9分别与所述第二谐振环6的第一条边1111和第四条边1114固定连接为一个整体；

所述第一环形谐振器110的第一输入端2为所述滤波器的输入端；

所述第一环形谐振器110的第一输出端3与所述第二环形谐振器的第二输入端7宽度相同并连接为一体；

所述第二环形谐振器111的第二输出端8为所述滤波器的输出端。

可选的，所述两个第一开路支节4宽度相同，且位置相互垂直；

所述两个第二开路支节9的宽度相同，且位置相互垂直。

可选的，所述第一环形谐振器110的第一谐振环1为将正方形谐振环的四个顶点向内进行折叠，形成的十字形的谐振环。

可选的，所述第二环形谐振器111的第二谐振环6为将正方形谐振环进行如下变形处理形成的谐振环：

在正方形谐振环的四个顶点上，分别设置一个预设大小的矩形金属片，并对所述矩形金属片的外角进行圆滑处理；

对所述正方形谐振环的四个内角分别进行切角处理。

可选的，所述第一环形谐振器110用于阻隔频率大于94GHz的电磁波，所述第二环形谐振器111用于阻隔频率小于76GHz的电磁波。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，两个环形谐振器印制在电路基板上即可，加工难度小。同时，由于环形谐振器可通过的电磁波频率，由环形谐振器的形状决定，从而可以按照用户的需求灵活的设置滤波器的滤波带宽，解决了现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制。

当然，实施本实用新型的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种波导结构带通滤波器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的带通滤波器的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的带通滤波器中第一环形谐振器的一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的带通滤波器中第二环形谐振器的一种结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的带通滤波器中电路基板的一种结构示意图；

图6为图3中第一环形谐振器的滤波效果示意图；

图7为图4中第二环形谐振器的滤波效果示意图；

图8为本实用新型实施例提供的带通滤波器的滤波效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制。本实用新型实施例提供了一种带通滤波器，

参见图2，该带通滤波器，包括：

空心金属盒10、电路基板11、第一环形谐振器110和第二环形谐振器111；

所述电路基板11作为所述空心金属盒10的底板，与所述空心金属盒固定连接；

所述第一环形谐振器110和第二环形谐振器111朝向所述空心金属盒的内心，印制在所述电路基板11上，其中，所述第一环形谐振器110用于阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，所述第二环形谐振器111用于阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，所述第一预设频率与第二预设频率的差值为预设带通滤波器的带宽；

所述第一环形谐振器110与所述第二环形谐振器111串行连接为一个整体。

具体的，所述空心金属盒10可以为长方体，电路基板11作为该空心金属盒10的底板，该空心金属盒10的其他五个面均为金属面。在所述电路基板11上印制有第一环形谐振器110和第二环形谐振器111，所述印制有第一环形谐振器110和第二环形谐振器111是朝向所述空心金属盒的内心，印制在电路基板11的内表面上。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，两个环形谐振器印制在电路基板上即可，加工难度小。同时，由于环形谐振器可通过的电磁波频率，由环形谐振器的形状决定，从而可以按照用户的需求灵活的设置滤波器的滤波带宽，解决了现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制。

可选的，所述电路基板11为三氧化二铝陶瓷基板。

可选的，参见图3，所述第一环形谐振器110，包括：第一谐振环1第一输入端2、第一输出端3、两个第一开路支节4；

所述第一输入端2与所述第一谐振环1的第一条边1101固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第一输出端3与所述第一谐振环1的第四条边1104固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第一开路支节4分别与所述第一谐振环1的第二条边1102和第三条边1103固定连接为一个整体。

可选的，参见图4，所述第二环形谐振器111，包括：第二谐振环6第二输入端7、第二输出端8、两个第二开路支节9；

所述第二输入端7与所述第二谐振环6的第二条边1112固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第二输出端8与所述第二谐振环6的第三条边1113固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第二开路支节9分别与所述第二谐振环6的第一条边1111和第四条边1114固定连接为一个整体；参见图5，所述第一环形谐振器110的第一输入端2为所述滤波器的输入端；

所述第一环形谐振器110的第一输出端3与所述第二环形谐振器的第二输入端7宽度相同并连接为一体；

所述第二环形谐振器111的第二输出端8为所述滤波器的输出端。

可选的，所述两个第一开路支节4宽度相同，且位置相互垂直；

所述两个第二开路支节9的宽度相同，且位置相互垂直。

可选的，参见图5，所述第一环形谐振器110的第一谐振环1为将正方形谐振环的四个顶点向内进行折叠，形成的十字形的谐振环。

可选的，参见图5，所述第二环形谐振器111的第二谐振环6为将正方形谐振环进行如下变形处理形成的谐振环：

在正方形谐振环的四个顶点上，分别设置一个预设大小的矩形金属片，并对所述矩形金属片的外角进行圆滑处理；

对所述正方形谐振环的四个内角分别进行切角处理。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，采用两个带支节的环形谐振器分别阻隔第一预设频率和第二预设频率之外的通带进入，从而形成一个带通滤波器。通过设置第一环形谐振器的第一谐振环的尺寸和两个支路的宽度，从而控制能通过第一环形谐振器的电磁波的频率。通过设置第二环形谐振器的第二谐振环的尺寸和两个支路的宽度，从而控制能通过第二环形谐振器的电磁波的频率。再由第一环形谐振器的可通过电磁波的频率和第二环形谐振器可通过电磁波的频率，可以确定带通滤波器的滤波带宽。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，可以实现由第一环形谐振器阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，由第二环形谐振器阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，从而可以按照用户的需求灵活的设置滤波器的滤波带宽，解决了现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制，难以提高滤波带宽较小的问题。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，采用两个带支节的环形谐振器分别阻隔第一预设频率和第二预设频率之外的电磁波通过，从而形成一个带通滤波器，这种设计可以有效降低滤波器的整体设计难度，从而更加灵活的设置滤波器的滤波带宽。

以下，列举一个具体示例，对本实用新型实施例提供的带通滤波器，进行进一步详细的说明。

本实用新型实施例提供的带通滤波器可以用于W波段，在本实施例中，第一环形谐振器用于阻隔频率大于94GHz的电磁波，第二环形谐振器用于阻隔频率小于76GHz的电磁波。

本实用新型实施例中，可以通过调节两个谐振环的尺寸，控制通过带通滤波器的电磁波的带宽的中心频率，中心频率为通过带通滤波器的电磁波的带宽的中间频率。比如：通过电磁波的带宽为76～94GHz，则中心频率为85GHz，其中两个谐振环的尺寸同时变的越大，通过带通滤波器的电磁波的带宽的中心频率越低。

通过控制谐振环与开路支节的阻抗比控制通过电磁波的带宽，谐振环的阻抗与通过电磁波的带宽成正比，开路支节的阻抗与通过电磁波的带宽成反比。其中，谐振环和开路支节的阻抗均与其宽度有关，随着谐振环宽度的增加，其阻抗减小；随着开路支节宽度的增加，其阻抗减小。

第一环形谐振器用于阻隔频率大于94GHz的电磁波，参见图6，X轴为电磁波的频率；Y轴为散射参数；S(1,1)表示反射系数，S(1,1)越低表示电磁波反射回来的越少，当S(1,1)接近于0时，表示电磁波可视为全部反射回来，电磁波无法通过；S(2,1)表示正向传输系数，S(2,1)越低表示电磁波通过的越少，当S(2,1)接近于0时，表示电磁波可视为无损耗通过。

由图6可以看出，当电磁波的频率小于94GHz时，S(2,1)接近于0，电磁波可视为无损耗通过。当电磁波的频率大于94GHz时，S(2,1)降低，电磁波通过率降低。

当电磁波的频率小于94GHz时，S(1,1)较低，电磁波反射回来的较少。当电磁波的频率大于94GHz时，S(1,1)接近于0，电磁波可视为全部反射回来，电磁波无法通过。

第二环形谐振器用于阻隔频率小于76GHz的电磁波，参见图7，由图7可以看出，当电磁波的频率大于76GHz时，S(2,1)接近于0，电磁波可视为无损耗通过。当电磁波的频率小于76GHz时，S(2,1)较低，电磁波通过率低。

当电磁波的频率大于76GHz时，S(1,1)较低，电磁波反射回来的较少。当电磁波的频率小于76GHz时，S(1,1)接近于0，电磁波可视为全部反射回来，电磁波无法通过。

参见图8，可以看出本实施例提供的带通滤波器，当电磁波的频率为 76～94GHz时，S(2,1)接近于0，电磁波可视为无损耗通过。当电磁波的频率小于76GHz或大于94GHz时，S(1,1)接近于0，电磁波可视为全部反射回来，电磁波无法通过。

因而，本实施例提供的带通滤波器可通过电磁波的带宽为18GHz，该带通滤波器的中心频率为85GHz。

参见图8，可以看出在76-94GHz的频率范围内，S(1,1)是低于-15dB的，表示在该频率段内的电磁波的能量反射回来的很少，即回波损耗小于小于 -15dB。

在76-94GHz的频率范围内，S(2,1)是高于-0.9dB的，表示在该频率段内的电磁波的能量损耗很小，即插入损耗好于-0.9dB。

在60-71.1GHz和98.8-110GHz的范围内，S(2,1)小于-20dB,表示在该频段内的电磁波的能量基本无法通过，即在60-71.1GHz和98.8-110GHz的阻带内抑制度好于-20dB。

在一种具体的实施例中，为了减小滤波器的尺寸，可以将第一环形谐振器的第一谐振环进行如下折叠处理：将正方形谐振环的四个顶点向内进行折叠，形成的十字形的谐振环，这样，可以使得第一环形谐振器的结构更加紧凑，有利于系统集成的封装，在本实施例中，带通滤波器整体的尺寸大小为 2.5x1.4x1.6mm³。

还可以对第二环形谐振器的第二谐振环进行如下变形处理：

在正方形谐振环的四个顶点上，分别设置一个预设大小的矩形金属片，并对所述矩形金属片的外角进行圆滑处理；

对所述正方形谐振环的四个内角分别进行切角处理。

这样，可以增大第二环形谐振器的第二谐振环的尺寸，使其与第一环形谐振器的第一谐振环的尺寸相匹配，同时，由于对第二环形谐振器的第二谐振环进行了圆滑和切角处理，因而，也降低了电磁波通过拐角时受到的阻碍。

在其他实施例中，还可以对第一环形谐振器的第一谐振环进行其他方式的折叠处理或将第一环形谐振器的第一谐振环变为圆形：对第二环形谐振器的第二谐振环进行其他方式的变形处理或将第二环形谐振器的第二谐振环变为圆形。

在实际应用中，可以将第一环形谐振器和第二环形谐振器印制在三氧化二铝陶瓷基板，由于该陶瓷基板具有非常好的温度系数，因而可以使电路稳定工作。相较于传统的基板，比如：Rogers基板和FR4基板，使用该陶瓷基板可以减少电磁波的能量损耗，并且，相较于传统的基板，该陶瓷基板可加工精度高，有利于提高滤波器的加工精度。

在本实施例中，电磁波是先通过第一环形谐振器，再通过第二环形谐振器，在其他实施例中电磁波是也可以先通过第二环形谐振器，再通过第一环形谐振器。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，可以实现由第一环形谐振器阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，由第二环形谐振器阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，从而控制可以按照用户的需求灵活的设置滤波器的滤波带宽，解决了现有的波导结构带通滤波器由于滤波效果和滤波带宽均与金属腔体的尺寸有关，为了保证滤波效果而对金属腔体的尺寸进行限制，从而导致的对滤波器的滤波带宽的限制，难以提高滤波带宽较小的问题，现有技术中波导结构滤波器的滤波带宽通常都是小于10GHz。

本实用新型实施例提供的带通滤波器，采用两个带支节的环形谐振器分别阻隔第一预设频率和第二预设频率之外的电磁波通过，从而形成一个带通滤波器，这种设计可以有效降低滤波器的整体设计难度，从而更加灵活的设置滤波器的滤波带宽。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括：

空心金属盒(10)、电路基板(11)、第一环形谐振器(110)和第二环形谐振器(111)；

所述电路基板(11)作为所述空心金属盒(10)的底板，与所述空心金属盒固定连接；

所述第一环形谐振器(110)和第二环形谐振器(111)朝向所述空心金属盒的内心，印制在所述电路基板(11)上，其中，所述第一环形谐振器(110)用于阻隔频率大于第一预设频率的电磁波，所述第二环形谐振器(111)用于阻隔频率小于第二预设频率的电磁波，所述第一预设频率与第二预设频率的差值为预设带通滤波器的带宽；

所述第一环形谐振器(110)与所述第二环形谐振器(111)串行连接为一个整体。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述电路基板(11)为三氧化二铝陶瓷基板。

3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述第一环形谐振器(110)，包括：第一谐振环(1)第一输入端(2)、第一输出端(3)、两个第一开路支节(4)；

所述第一输入端(2)与所述第一谐振环(1)的第一条边(1101)固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第一输出端(3)与所述第一谐振环(1)的第四条边(1104)固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第一开路支节(4)分别与所述第一谐振环(1)的第二条边(1102)和第三条边(1103)固定连接为一个整体。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述第二环形谐振器(111)，包括：第二谐振环(6)第二输入端(7)、第二输出端(8)、两个第二开路支节(9)；

所述第二输入端(7)与所述第二谐振环(6)的第二条边(1112)固定连接为一个整体，用于电磁波的输入；

所述第二输出端(8)与所述第二谐振环(6)的第三条边(1113)固定连接为一个整体，用于电磁波的输出；

所述两个第二开路支节(9)分别与所述第二谐振环(6)的第一条边(1111)和第四条边(1114)固定连接为一个整体；所述第一环形谐振器(110)的第一输入端(2)为所述滤波器的输入端；

所述第一环形谐振器(110)的第一输出端(3)与所述第二环形谐振器的第二输入端(7)宽度相同并连接为一体；

所述第二环形谐振器(111)的第二输出端(8)为所述滤波器的输出端。

5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述两个第一开路支节(4)宽度相同，且位置相互垂直；

所述两个第二开路支节(9)的宽度相同，且位置相互垂直。

6.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，

所述第一环形谐振器(110)的第一谐振环(1)为将正方形谐振环的四个顶点向内进行折叠，形成的十字形的谐振环。

7.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，

所述第二环形谐振器(111)的第二谐振环(6)为将正方形谐振环进行如下变形处理形成的谐振环：

在正方形谐振环的四个顶点上，分别设置一个预设大小的矩形金属片，并对所述矩形金属片的外角进行圆滑处理；

对所述正方形谐振环的四个内角分别进行切角处理。

8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，

所述第一环形谐振器(110)用于阻隔频率大于94GHz的电磁波，所述第二环形谐振器(111)用于阻隔频率小于76GHz的电磁波。