CN217507619U - 一种三通带滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三通带滤波器，在该三通带滤波器中第一谐振器组、第二谐振器组、以及第三谐振器组分别产生了一个通带，第三谐振器组在通带两侧产生了多个传输零点，由于传输零点有所增加，使得通带间隔离度有所提高；并且由于矩形系数较小，选择性有了近一步的提高；此外，由于谐振器都在上表面，使得该三通带滤波器为单面结构，单面结构的三通带滤波器还具有结构简单，易于加工以及易于与其他微波电路集成等优势。

Description

一种三通带滤波器

技术领域

本实用新型涉及滤波器技术领域，更具体地说，涉及一种三通带滤波器。

背景技术

随着无线通信系统向多功能及一体化方向的发展，同一设备也需要结合在不同频带的多种应用来进行工作，所以射频前端往往需要多个中心频率不同的滤波器来组成滤波器组，用以滤除不同频带间的干扰信号，然而复杂庞大的滤波器组大大增加了结构的尺寸，不利于电路的集成化和轻小型化；现今，多通带滤波器可以替代滤波器组，起到减小电路尺寸、提高电路集成度的作用，并大大降低了成本，解决了5G通信中集成多项技术的关键问题。

多通带滤波器的实现形式大概有以下几种：首先是使用带通滤波器和带阻滤波器级联方式实现双带通滤波器，这种方法导致电路尺寸大，增加了外部匹配网络复杂度；其次是加载枝节的开环多模谐振器用来实现多通带滤波器，但这种方式容易激励起高阶谐振模式，限制所需的通带中心频率；再次是阶梯阻抗谐振器，虽然其也应用在多通带滤波器中，但是通带间的隔离度较差，且复杂的结构也成为了设计的缺点。

因此，设计一种结构简单、小型化、选择性高且同时具有比较高的通带间隔离度的多通带滤波器，成为了亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种三通带滤波器，技术方案如下：

所述三通带滤波器包括：

介质基板；所述介质基板包括相对设置的第一表面以及第二表面；

位于所述第一表面一侧的接地金属层；

位于所述第二表面一侧的刻蚀电路层；所述刻蚀电路层包括：在第一方向上，相对设置的第一半波长馈线以及第二半波长馈线；所述第一方向垂直于所述第一半波长馈线的延伸方向；

位于所述第一半波长馈线与所述第二半波长馈线之间，且在第二方向上，依次设置的第一谐振器组、第二谐振器组以及第三谐振器组；所述第二方向为所述第一半波长馈线的延伸方向。

可选的，在上述三通带滤波器中，在所述第一方向上，所述第一半波长馈线的宽度为0.5mm；

在所述第一方向上，所述第二半波长馈线的宽度为0.5mm。

可选的，在上述三通带滤波器中，所述第一谐振器组包括：

第一开环谐振器；所述第一开环谐振器包括第一开口；

在所述第一方向上，与所述第一开环谐振器相对设置的第二开环谐振器；所述第二开环谐振器包括第二开口；

所述第一开口与所述第二开口相对设置。

可选的，在上述三通带滤波器中，在所述第一方向上，所述第一开环谐振器与所述第二开环谐振器之间的距离为0.4mm。

可选的，在上述三通带滤波器中，所述第二谐振器组包括在所述第一方向上依次设置的第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器以及第三阶梯阻抗谐振器；

所述第一阶梯阻抗谐振器、所述第二阶梯阻抗谐振器以及所述第三阶梯阻抗谐振器并联设置。

可选的，在上述三通带滤波器中，在所述第一方向上，所述第一阶梯阻抗谐振器与所述第二阶梯阻抗谐振器之间的距离为4mm；

在所述第一方向上，所述第二阶梯阻抗谐振器与所述第三阶梯阻抗谐振器之间的距离为4mm。

可选的，在上述三通带滤波器中，所述第三谐振器组包括：

第一曲折开环谐振器；所述第一曲折开环谐振器包括第三开口；

在所述第一方向上，与所述第一曲折开环谐振器相对设置的第二曲折开环谐振器；所述第二曲折开环谐振器包括第四开口；

所述第三开口与所述第四开口相对设置。

可选的，在上述三通带滤波器中，在所述第一方向上，所述第一曲折开环谐振器与所述第二曲折开环谐振器之间的距离为0.6mm。

可选的，在上述三通带滤波器中，在所述第二方向上，所述第三开口与所述第四开口的开口宽度为0.4mm。

可选的，在上述三通带滤波器中，所述介质基板的厚度为0.5mm。

相较于现有技术，本实用新型实现的有益效果为：

本实用新型提供了一种三通带滤波器，该三通带滤波器包括介质基板；介质基板包括相对设置的第一表面以及第二表面；位于第一表面一侧的接地金属层；位于第二表面一侧的刻蚀电路层；刻蚀电路层包括：在第一方向上，相对设置的第一半波长馈线以及第二半波长馈线；第一方向垂直于第一半波长馈线的延伸方向；位于第一半波长馈线与第二半波长馈线之间，且在第二方向上，依次设置的第一谐振器组、第二谐振器组以及第三谐振器组；第二方向为第一半波长馈线的延伸方向。

在该三通带滤波器中的第一谐振器组、第二谐振器组、以及第三谐振器组分别产生了一个通带，第三谐振器组在通带两侧产生了多个传输零点，由于传输零点有所增加，使得通带间隔离度有所提高；并且由于矩形系数较小，选择性有了近一步的提高；此外，由于谐振器都在上表面，使得该三通带滤波器为单面结构，单面结构的三通带滤波器还具有结构简单，易于加工以及易于与其他微波电路集成等优势。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种三通带滤波器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种三通带滤波器的俯视结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第一谐振器组的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的三个谐振器组的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第二谐振器组的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第三谐振器组的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的三通带滤波器的仿真与实测数据示意图。

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。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种三通带滤波器的结构示意图，参考图2，图2为本实用新型实施例提供的一种三通带滤波器的俯视结构示意图。

所述三通带滤波器包括：

介质基板01；所述介质基板01包括相对设置的第一表面02以及第二表面03。

位于所述第一表面02一侧的接地金属层04。

位于所述第二表面03一侧的刻蚀电路层05；所述刻蚀电路层05包括：在第一方向Y上，相对设置的第一半波长馈线06以及第二半波长馈线07；所述第一方向Y垂直于所述第一半波长馈线06的延伸方向。

位于所述第一半波长馈线06与所述第二半波长馈线07之间，且在第二方向X上，依次设置的第一谐振器组08、第二谐振器组09以及第三谐振器组10；所述第二方向X为所述第一半波长馈线06的延伸方向。

具体的，如图1所示，介质基板01包括相对设置的第一表面02以及第二表面03，第一表面02仅仅是虚线框中的一个面，并不包括虚线框中的其他结构，第二表面03仅仅是虚线框中的一个面，并不包括虚线框中的其他结构。

在第一表面02一侧设置有接地金属层04，在第二表面03一侧设置有刻蚀电路层05，如图2所示，刻蚀电路层05在第一方向Y上，包括相对设置的第一半波长馈线06以及第二半波长馈线07，也就是说，在第一方向Y上，第一半波长馈线06以及第二半波长馈线07在刻蚀电路层05上平行设置，第一方向Y垂直于第一半波长馈线06的延伸方向。

在第一半波长馈线06以及第二半波长馈线07之间设置有三个谐振器组，在第二方向X上，第一谐振器组08、第二谐振器组09以及第三谐振器组10依次排列。

需要说明的是，第一方向Y与第二方向X垂直。

可选的，参考图3，图3为本实用新型实施例提供的第一谐振器组的结构示意图，在本实用新型的另一实施例中，所述第一谐振器组08包括：

第一开环谐振器08a；所述第一开环谐振器08a包括第一开口08c。

在所述第一方向Y上，与所述第一开环谐振器08a相对设置的第二开环谐振器08b；所述第二开环谐振器包括第二开口08d。

所述第一开口08c与所述第二开口08d相对设置。

具体的，第一开环谐振器08a的第一开口08c与第二开环谐振器08b的第二开口08d相对设置，为电耦合，形成了开环耦合谐振器，且第一开环谐振器08a与第二开环谐振器08b的形状相同，呈现为正方形，第一谐振器组08可以产生第三频带。

需要说明的是，第一开环谐振器08a与第二开环谐振器08b的形状并不做具体限定，本实施例中仅仅作为举例来进行说明。

可选的，参考图4，图4为本实用新型实施例提供的三个谐振器组的结构示意图，在本实用新型的另一实施例中，在所述第一方向Y上，所述第一开环谐振器08a与所述第二开环谐振器08b之间的距离为0.4mm。

具体的，第一方向Y上，第一开环谐振器08a与所述第二开环谐振器08b之间的距离可以为0.4mm；在第二方向X上，第一开环谐振器08a的第一开口08C的开口宽度可以为0.8mm，第二开环谐振器08b的第二开口09C的开口宽度可以为0.8mm；第一开环谐振器08a与第二开环谐振器08b的形状可以为正方形，在第一方向Y上，第一开环谐振器08a与第二开环谐振器08b内部的宽度可以为2mm；在第一方向Y上，第一开环谐振器08a与第一半波长馈线06之间的距离可以为0.1mm，第二开环谐振器08b与第二半波长馈线07之间的距离可以为0.1mm。

需要说明的是，在第一谐振器组08中距离和宽度都不做具体限定。

可选的，在本实用新型的另一实施例中，在所述第一方向Y上，所述第一半波长馈线06的宽度为0.5mm。

在所述第一方向Y上，所述第二半波长馈线07的宽度为0.5mm。

具体的，第一半波长馈线06为50欧姆微带馈线，第二半波长馈线07也为50欧姆微带馈线，在第一方向Y上，第一半波长馈线06的宽度可以为0.5mm，第二半波长馈线07的宽度可以为0.5mm；在第二方向X上，第一半波长馈线06的长度为30mm，第二半波长馈线07的长度为30mm。

需要说明的是，该第一半波长馈线06与第二半波长馈线07为终端开路线。

可选的，参考图5，图5为本实用新型实施例提供的第二谐振器组的结构示意图，在本实用新型的另一实施例中，所述第二谐振器组09包括在所述第一方向Y上依次设置的第一阶梯阻抗谐振器09a、第二阶梯阻抗谐振器09b以及第三阶梯阻抗谐振器09c。

所述第一阶梯阻抗谐振器09a、所述第二阶梯阻抗谐振器09b以及所述第三阶梯阻抗谐振器09c并联设置。

具体的，第一阶梯阻抗谐振器09a、所述第二阶梯阻抗谐振器09b以及所述第三阶梯阻抗谐振器09c并联组成的第二谐振器组09产生第一频带。

需要说明的是，第一阶梯阻抗谐振器09a、所述第二阶梯阻抗谐振器09b以及所述第三阶梯阻抗谐振器09c都为四分之一波长阶梯阻抗谐振器，其连接端短路。

可选的，在本实用新型的另一实施例中，参考图4，在所述第一方向Y上，所述第一阶梯阻抗谐振器09a与所述第二阶梯阻抗谐振器09b之间的距离为4mm。

在所述第一方向Y上，所述第二阶梯阻抗谐振器09b与所述第三阶梯阻抗谐振器09c之间的距离为4mm。

具体的，如图4所示，在第一方向Y上，第一阶梯阻抗谐振器09a与第二阶梯阻抗谐振器09b之间的距离可以为4mm，第二阶梯阻抗谐振器09b与第三阶梯阻抗谐振器09c之间的距离可以为4mm；在第二方向X上，第一阶梯阻抗谐振器09a的长度可以为3.93mm；在第一方向Y上，第一阶梯阻抗谐振器09a的宽度可以为0.4mm；在第二方向X上，第二阶梯阻抗谐振器09b的长度可以为3.6mm；在第一方向Y上，第二阶梯阻抗谐振器09b的宽度可以为1.8mm；在第二方向X上，第三阶梯阻抗谐振器09c的长度可以为3.93mm；在第一方向Y上，第三阶梯阻抗谐振器09c的宽度可以为0.4mm；第一阶梯阻抗谐振器09a、第二阶梯阻抗谐振器09b以及第三阶梯阻抗谐振器09c在并联时，延伸方向的长度可以为3.24mm，并联接口的长度可以为0.1mm。

可选的，参考图6，图6为本实用新型实施例提供的第三谐振器组的结构示意图，在本实用新型的另一实施例中，所述第三谐振器组10包括：

第一曲折开环谐振器10a；所述第一曲折开环谐振器10a包括第三开口10c。

在所述第一方向Y上，与所述第一曲折开环谐振器10a相对设置的第二曲折开环谐振器10b；所述第二曲折开环谐振器10b包括第四开口10d。

所述第三开口10c与所述第四开口10d相对设置。

具体的，第一曲折开环谐振器10a的第三开口10c与第二曲折开环谐振器10b的第四开口10d相对设置，为电耦合，形成了曲折开环耦合谐振器，且第一曲折开环谐振器10a与第二曲折开环谐振器10b的形状相同；第一曲折开环谐振器10a可以看作是正方形的每个边长中间凹陷一部分区域，且凹陷区域相同，在其中一个凹陷区域域形成一个开口作为第三开口10c，第二曲折开环谐振器10b的开口与第一曲折开环谐振器10a的开口相对设置，形成了第三谐振器组10，第三谐振器组10可以产生第二频带。

需要说明的是，第一曲折开环谐振器10a与第二曲折开环谐振器10b的形状并不做具体限定，本实施例中仅仅作为举例来进行说明。

可选的，参考图4，在本实用新型的另一实施例中，在所述第一方向Y上，所述第一曲折开环谐振器10a与所述第二曲折开环谐振器10b之间的距离为0.6mm。

可选的，参考图4，在本实用新型的另一实施例中，在所述第二方向X上，所述第三开口10c与所述第四开口10d的开口宽度为0.4mm。

具体的，在第一方向Y上，第一曲折开环谐振器10a与第二曲折开环谐振器10b之间的距离可以为0.6mm；在第二方向X上，第三开口10c与第四开口10d的开口宽度可以为0.4mm；在第一方向Y上，第一曲折开环谐振器10a与第一半波长馈线06之间的距离可以为0.2mm，第二曲折开环谐振器10b与第二半波长馈线07之间的距离可以为0.2mm；在第一方向Y上，第一曲折开环谐振器10a与第二曲折开环谐振器10b可以看作是正方形的每个边长中间凹陷一部分区域，且凹陷区域相同，边长凹陷后剩余的两段相同，且这两段的宽度分别可以为0.9mm。

可选的，在本实用新型的另一实施例中，所述介质基板01的厚度为0.5mm。

基于上述实施例中的三通带滤波器，本实用新型还提供了该三通带滤波器的仿真与实测，下面将对其进行具体介绍。

首先确定该三通带滤波器的中心频率，选择材料，明确材料的相对介电常数及厚度，例如，设计一个中心频率分别为2.4GHz/4GHz/5.6GHz的带通滤波器。

先将介质基板01的尺寸大小设计为30mm乘以9.26mm，厚度设计为0.5mm，介质基板01相对介电常数为9.6；在介质基板01的第一表面02一侧设置接地金属层04，在介质基板01的第二表面03一侧设置刻蚀电路层05，介质基板01可以为氮化铝陶瓷基板，选择印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)板材作为刻蚀电路层05，这样三个谐振器可以直接印制在高频PCB板材上。

刻蚀电路层05上设置第一半波长馈线06与第二半波长馈线07，在第一半波长馈线06与第二半波长馈线07之间设置第一谐振器组08、第二谐振器组09、以及第三谐振器组10，第一谐振器组08、第二谐振器组09、以及第三谐振器组10依次设置在第一半波长馈线06与第二半波长馈线07之间的磁场最强的位置。

第一谐振器组08、第二谐振器组09、以及第三谐振器组10分别产生了一个通带，调节第一谐振器组08的长宽确定第三频带，调节第二谐振器组09的长宽确定第一频带，调节第三谐振器组10确定第二频带，并在通带两侧产生多个传输零点，实现通带间较好的隔离度和较高的选择性，调整第一半波长馈线06以及第二半波长馈线07使得该三通带滤波器通带内平坦。

需要说明的是，调节第二谐振器组09的长宽以及阻抗比，可以使高次模式谐振于中心频率附近，抑制干扰的高次模式，可以实现较宽的上阻带；滤波器的线宽、线长可根据通带带宽范围及PCB板材的不同而相应改变。

参考图7，图7为本实用新型实施例提供的三通带滤波器的仿真与实测数据示意图，其中，S21为插入损耗参数，S11为回波损耗参数，如图7所示，本实例的通带间有多个传输零点，通带间隔离度较好，矩形系数分别为2/1.27/4，具有较高的选择性。

以上对本实用新型所提供的一种三通带滤波器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，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、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种三通带滤波器，其特征在于，所述三通带滤波器包括：

介质基板；所述介质基板包括相对设置的第一表面以及第二表面；

位于所述第一表面一侧的接地金属层；

位于所述第二表面一侧的刻蚀电路层；所述刻蚀电路层包括：在第一方向上，相对设置的第一半波长馈线以及第二半波长馈线；所述第一方向垂直于所述第一半波长馈线的延伸方向；

位于所述第一半波长馈线与所述第二半波长馈线之间，且在第二方向上，依次设置的第一谐振器组、第二谐振器组以及第三谐振器组；所述第二方向为所述第一半波长馈线的延伸方向。

2.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一半波长馈线的宽度为0.5mm；

在所述第一方向上，所述第二半波长馈线的宽度为0.5mm。

3.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第一谐振器组包括：

第一开环谐振器；所述第一开环谐振器包括第一开口；

在所述第一方向上，与所述第一开环谐振器相对设置的第二开环谐振器；所述第二开环谐振器包括第二开口；

所述第一开口与所述第二开口相对设置。

4.根据权利要求3所述的三通带滤波器，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一开环谐振器与所述第二开环谐振器之间的距离为0.4mm。

5.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第二谐振器组包括在所述第一方向上依次设置的第一阶梯阻抗谐振器、第二阶梯阻抗谐振器以及第三阶梯阻抗谐振器；

所述第一阶梯阻抗谐振器、所述第二阶梯阻抗谐振器以及所述第三阶梯阻抗谐振器并联设置。

6.根据权利要求5所述的三通带滤波器，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一阶梯阻抗谐振器与所述第二阶梯阻抗谐振器之间的距离为4mm；

在所述第一方向上，所述第二阶梯阻抗谐振器与所述第三阶梯阻抗谐振器之间的距离为4mm。

7.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第三谐振器组包括：

第一曲折开环谐振器；所述第一曲折开环谐振器包括第三开口；

在所述第一方向上，与所述第一曲折开环谐振器相对设置的第二曲折开环谐振器；所述第二曲折开环谐振器包括第四开口；

所述第三开口与所述第四开口相对设置。

8.根据权利要求7所述的三通带滤波器，其特征在于，在所述第一方向上，所述第一曲折开环谐振器与所述第二曲折开环谐振器之间的距离为0.6mm。

9.根据权利要求7所述的三通带滤波器，其特征在于，在所述第二方向上，所述第三开口与所述第四开口的开口宽度为0.4mm。

10.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述介质基板的厚度为0.5mm。

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