CN213905565U - 一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器 - Google Patents

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张志悦
姬五胜
赵思雨
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Abstract

本实用新型设计了一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，电路由两层RO4003C介质基板和三层金属边界组成。顶层正六边形阶梯阻抗微带结构由输入端微带馈线和顶层正六边形阶梯阻抗谐振器组成；底层正六边形阶梯阻抗微带结构由输出端微带馈线和底层正六边形阶梯阻抗谐振器组成；通过调整中间层共面波导CPW的结构参数，可以对两个通带之间阻带的传输零点个数进行调整；通过调整直接与输入端微带馈线连接的正六边形微带线的尺寸和直接与输出端微带馈线连接的正六边形微带线的尺寸，在第二个通带的上阻带产生传输零点，提高阻带抑制。

Description

一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器
技术领域
本实用新型设计了一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，两个通带的中心频率分别是1.9GHz和6.2GHz，分别具有142%和35.4%的分数带宽；通带内的S21分别为-1dB和-1.64dB，通带内的S11均优于-29.6dB和-13.1dB。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，滤波器作为无线通信系统的关键部件，也要求向双通带、高带外抑制的方向发展。多通带带通滤波器通常采用多模谐振器（MMR），一般具有体积大、电路制作复杂等缺点；多层宽边耦合主要产生在介质层间，具有较小的损耗，耦合效果较好，且易于加工。
发明内容
本实用新型设计了一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器。该滤波器电路的第一通带和第二通带的中心频率分别是1.9GHz和6.2GHz，具有142%和35.4%的分数带宽；两个通带之间含有两个传输零点，保证了两个通带间良好的隔离度。第二个通带的上阻带含有两个传输零点，上阻带抑制较好。
为实现上述设计目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：电路由两层介质基板和三层金属边界组成；两层介质基板均采用RO4003C材料，厚度均为0.508mm；三层金属边界分别是顶层正六边形阶梯阻抗微带结构和底层正六边形阶梯阻抗微带结构以及中间层共面波导CPW；顶层正六边形阶梯阻抗微带结构引导的电磁能量通过中间层共面波导CPW耦合到底层正六边形阶梯阻抗微带结构。
所述的一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：所述的顶层正六边形阶梯阻抗微带结构和底层正六边形阶梯阻抗微带结构关于电路结构中心奇对称，顶层正六边形阶梯阻抗微带结构包含输入端微带馈线、顶层正六边形阶梯阻抗谐振器；底层正六边形阶梯阻抗微带结构包含输出端微带馈线、底层正六边形阶梯阻抗谐振器；其中，输入端微带馈线与输出端微带馈线结构对称且尺寸相同；顶层正六边形阶梯阻抗谐振器与底层正六边形阶梯阻抗谐振器结构对称且尺寸相同。通过调整直接与输入端微带馈线连接的正六边形微带线的尺寸和直接与输出端微带馈线连接的正六边形微带线的尺寸，在第二个通带的上阻带产生传输零点，提高阻带抑制。
所述的一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：所述的中间层CPW由第一个低阻抗共面波导CPW线、第二个低阻抗共面波导CPW线、第三个低阻抗共面波导CPW线和第一个高阻抗共面波导CPW线、第二个高阻抗共面波导CPW线组成，整个结构具有均匀的槽宽；中间层CPW用于在超宽带内产生传输零点形成两个通带，通过调整CPW的结构参数，可以对两个通带之间阻带的传输零点个数进行调整。
本实用新型的显著优点是：电路产生双通带的滤波效果，且实现了滤波器较好的带外抑制。第一通带的中心频率为1.9GHz，分数带宽达到了142%；第二通带的中心频率为6.2GHz，分数带宽达到了35.4%；通带内的S21分别为-1dB和-1.64dB，通带内的S11分别优于-29.6dB和-13.1dB。电路的输入输出端口的特性阻抗均为标准的50Ω，通过调整CPW的结构参数，可以对两个通带之间阻带的传输零点个数进行调整。可以通过调节正六边形阶梯阻抗谐振器的阻抗比和电长度比以及中间CPW的物理尺寸来调节通带和阻带的性能。电路总体尺寸为17mm×28mm×1.016mm，相比于其他多通带滤波器，电路更加紧凑。
附图说明
图1是本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器的三维结构图。
图2是本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器顶层正六边形阶梯阻抗微带结构图。
图3是本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器中间层CPW的结构图。
图4是本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器底层正六边形阶梯阻抗微带结构图。
图5是本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器S参数的仿真结果。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器三维结构图。电路为多层结构，由两层厚度相同的介质基板和三层金属边界组成，即顶层正六边形阶梯阻抗微带结构1和底层正六边形阶梯阻抗微带结构3以及中间层共面波导CPW 2；顶层正六边形阶梯阻抗微带结构1与底层正六边形阶梯阻抗微带结构3具有奇对称性，两者通过中间层共面波导CPW在垂直方向上实现宽边耦合。
如图2所示，本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器顶层正六边形阶梯阻抗微带结构图。输入端微带馈线101，其长度为l 1 =5mm，宽度为w 1 =1.15mm；与微带馈线101相连的顶层正六边形阶梯阻抗谐振器102，其尺寸为：w 2 =3.5mm，w 3 =3mm，w 22 =2.6mm，l 3 =0.65mm。
如图3所示，本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器中间层共面波导CPW的结构图。第一个低阻抗共面波导CPW线201、第一个高阻抗共面波导CPW线202、第二个低阻抗共面波导CPW线203、第二个高阻抗共面波导CPW线204、第三个低阻抗共面波导CPW线205；三个低阻抗共面波导CPW线的尺寸相同，尺寸为w 2 =3.5mm；两个高阻抗共面波导CPW线的尺寸相同，尺寸为s=0.2mm，w 3 =3mm；整个结构具有均匀的槽宽，尺寸为t=1.1mm。
如图4所示，本实用新型一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器底层正六边形阶梯阻抗微带结构图。顶层正六边形阶梯阻抗微带结构1和底层正六边形阶梯阻抗微带结构3关于电路结构中心奇对称，且顶层正六边形阶梯阻抗微带结构1与底层正六边形阶梯阻抗微带结构3的尺寸相同。输出端微带馈线301，其尺寸与顶层101相同；与微带馈线301相连的正六边形阶梯阻抗谐振器302，其尺寸与顶层102相同。
如图5所示，该滤波器包含两个通带：第一通带的中心频率为1.9GHz，分数带宽达到了142%；第二通带的中心频率为6.2GHz，分数带宽达到了35.4%；通带内的S21分别为-1dB和-1.64dB，通带内的S11分别优于-29.6dB和-13.1dB。两个通带间包含两个传输零点。此外，电路第二通带的上阻带含有两个传输零点，体现了良好的通带选择性能。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：电路由两层介质基板和三层金属边界组成；两层介质基板均采用RO4003C材料，厚度均为0.508mm；三层金属边界分别是顶层正六边形阶梯阻抗微带结构（1）和底层正六边形阶梯阻抗微带结构（3）以及中间层共面波导CPW（2）；顶层正六边形阶梯阻抗微带结构（1）引导的电磁能量通过中间层共面波导CPW耦合到底层正六边形阶梯阻抗微带结构（3）。
2.根据权利要求1所述的一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：所述的顶层正六边形阶梯阻抗微带结构（1）和底层正六边形阶梯阻抗微带结构（3）关于电路结构中心奇对称，顶层正六边形阶梯阻抗微带结构（1）包含输入端微带馈线（101）、顶层正六边形阶梯阻抗谐振器（102）；底层正六边形阶梯阻抗微带结构（3）包含输出端微带馈线（301）、底层正六边形阶梯阻抗谐振器（302）；其中，输入端微带馈线（101）与输出端微带馈线（301）结构对称且尺寸相同；顶层正六边形阶梯阻抗谐振器（102）与底层正六边形阶梯阻抗谐振器（302）结构对称且尺寸相同，通过调整直接与输入端微带馈线（101）连接的正六边形微带线的尺寸和直接与输出端微带馈线（301）连接的正六边形微带线的尺寸，在第二个通带的上阻带产生传输零点，提高阻带抑制。
3.根据权利要求1所述的一种三层结构的宽边耦合双通带带通滤波器，其特征是：所述的中间层共面波导CPW（2）由第一个低阻抗共面波导CPW线（201）、第二个低阻抗共面波导CPW线（203）、第三个低阻抗共面波导CPW线（205）和第一个高阻抗共面波导CPW线（202）、第二个高阻抗共面波导CPW线（204）组成，整个结构具有均匀的槽宽；该中间层共面波导CPW（2）用于在超宽带内产生传输零点形成滤波器电路的两个通带，通过调整中间层共面波导CPW（2）的结构参数，可以对两个通带之间阻带的传输零点个数进行调整。
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