CN220798234U - 一种拓扑结构、滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及滤波器技术领域，特别涉及一种拓扑结构、滤波器及通信设备，拓扑结构包括输入端、输出端、第一平行七线、第二平行七线、第一短路枝节、第二短路枝节、第一微带线、第二微带线和开路枝节。其中，第一短路枝节和第二短路枝节均接地，第一微带线分别与第一短路枝节及第二短路枝节连接，第一平行七线连接于输入端，第二平行七线连接输出端，第一微带线、第一平行七线、第二平行七线、第二微带线共同连接，第二微带线连接于开路枝节。通过上述方式，本实用新型实施例能够使得双通带滤波器拥有宽通带、小插入损耗和高选择性的特性。

Description

一种拓扑结构、滤波器及通信设备

技术领域

本实用新型实施例涉及滤波器技术领域，特别是涉及一种拓扑结构、滤波器及通信设备。

背景技术

随着时代的发展，无线通信技术发展迅速，人们对数字化应用的需求逐渐增加，单一通信制式的射频接收前端已无法满足多元化的业务，能够兼容不同的通信制式的射频接收前端已成为一种趋势，滤波器作为射频接收前端的关键器件之一，其性能的高低影响着射频接收前端的功能，如此，拥有高性能的双通带滤波器被广泛的关注和研究。

但是，在实现本实用新型的过程中，发明人发现：目前市面上的双通带滤波器大都存在通带窄的问题，而拓扑结构是影响滤波器性能的主要方面，一个好的拓扑结构可以改善滤波器的性能。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供了一种拓扑结构，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种拓扑结构，包括输入端、输出端、第一平行七线、第二平行七线、第一短路枝节、第二短路枝节、第一微带线、第二微带线和开路枝节。其中，所述第一短路枝节的第一端和第二短路枝节的第一端均接地，所述第一微带线的第一端的两侧分别与所述第一短路枝节的第二端及所述第二短路枝节的第二端连接，所述第一平行七线的第一端连接于所述输入端，所述第二平行七线的第一端连接所述输出端，所述第一微带线的第二端、所述第一平行七线的第二端、所述第二平行七线的第二端、第二微带线的第一端共同连接，所述第二微带线的第二端连接于所述开路枝节的一端。

在一些实施例中，沿所述第一微带线的第一端往第二端的方向为轴线，所述第一短路枝节和第二短路枝节对称设置，所述第一平行七线与第二平行七线对称设置，所述输入端和输出端对称设置。有利于简化所述拓扑结构参数的设置。

在一些实施例中，所述第一平行七线和第二平行七线均垂直于所述第一微带线，所述第一短路枝节和第二短路枝节均垂直于所述第一微带线，所述第一短路枝节与所述第一平行七线平行，所述第二微带线与第一微带线平行，所述开路枝节垂直于所述第二微带线，所述开路枝节与所述第一平行七线平行。有利于提升基于所述拓扑结构的滤波器性能及减小基于所述拓扑结构的滤波器尺寸。

在一些实施例中，所述第一平行七线包括第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线、第五左传输线、第六左传输线和第七左传输线，所述第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线、第五左传输线、第六左传输线和第七左传输线依次等间隔并且平行设置，所述第一左传输线、第三左传输线、第五左传输线和第七左传输线的第一端连接于所述输入端，所述第二左传输线、第四左传输线和第六左传输线的第一端连接于所述第一微带线的第二端的一侧。所述第二平行七线包括第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线、第五右传输线、第六右传输线和第七右传输线，所述第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线、第五右传输线、第六右传输线和第七右传输线依次等间隔并且平行设置，所述第一右传输线、第三右传输线、第五右传输线和第七右传输线的第一端连接于所述输出端，所述第二右传输线、第四右传输线和第六右传输线的第一端连接于所述第一微带线的第二端的另一侧。

在一些实施例中，所述拓扑结构满足：θ₁＝θ₂＝θ₃＝θ₄＝θ₅，所述θ₁为第一微带线的电长度，所述θ₂为第一短路枝节的电长度，所述θ₃为第二短路枝节的电长度，所述θ₄为所述第一平行七线的电长度，所述θ₅为所述第二平行七线的电长度。

在一些实施例中，θ₆+θ₇＝θ₄，所述θ₄为所述第一平行七线的电长度，所述θ₆为所述第二微带线的电长度，所述θ₇为所述开路枝节的电长度。

在一些实施例中，所述第二微带线的特征阻抗和开路枝节的特征阻抗相等。有利于简化基于所述拓扑结构的滤波器的设计过程。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种滤波器，包括上述的拓扑结构。

在一些实施例中，所述第一微带线的电长度为所述滤波器的两个通带之间的阻带的中心频率对应的四分之一波长。有利于提升所述滤波器的性能。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种通信设备，包括上述的滤波器。

本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例提供的一种拓扑结构、滤波器及通信设备，所述拓扑结构包括输入端、输出端、第一平行七线、第二平行七线、第一短路枝节、第二短路枝节、第一微带线、第二微带线和开路枝节，以所述第一微带线为轴线，将所述第一短路枝节和第二短路枝节对称设置，将所述第一平行七线和第二平行七线对称设置，只需设计组成所述第一平行七线的传输线的物理宽度、组成所述第一平行七线的相邻传输线的间距、所述第一微带线的物理宽度、所述第一短路枝节的物理宽度和所述开路枝节的物理宽度，即可使得基于所述拓扑结构的带滤波器具有宽带通、小插入损耗和高选择性的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的拓扑结构；

图2是本实用新型实施例提供的滤波器的布局示意图；

图3是本实用新型实施例提供的滤波器S参数随不同S_P的变化情况；

图4是本实用新型实施例提供的滤波器S参数随不同W_P的变化情况；

图5是本实用新型实施例提供的滤波器S参数随不同W₁的变化情况；

图6是本实用新型实施例提供的滤波器S参数随不同W₂的变化情况；

图7是本实用新型实施例提供的滤波器S参数随不同W₃的变化情况；

图8是本实用新型实施例提供的滤波器在优化的一组参数下的仿真结果图。

具体实施方式中的附图标号如下：

1000、滤波器；

100、拓扑结构；200、输入端；300、输出端；

10、第一平行七线；20、第二平行七线；30、第一短路枝节；40、第二短路枝节；50、第一微带线；60、第二微带线；70、开路枝节；

11、第一左传输线；12、第二左传输线；13、第三左传输线；14、第四左传输线；15、第五左传输线；16、第六左传输线；17、第七左传输线；

21、第一右传输线；22、第二右传输线；23、第三右传输线；24、第四右传输线；25、第五右传输线；26、第六右传输线；27、第七右传输线。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-2，拓扑结构100包括输入端200、输出端300、第一平行七线10、第二平行七线20、第一短路枝节30、第二短路枝节40、第一微带线50、第二微带线60和开路枝节70。其中，所述第一短路枝节30的第一端和第二短路枝节40的第一端均接地，所述第一微带线50的第一端的两侧分别与所述第一短路枝节30的第二端及所述第二短路枝节40的第二端连接，所述第一平行七线10的第一端连接于所述输入端200，所述第二平行七线20的第一端连接所述输出端300，所述第一微带线50的第二端、所述第一平行七线10的第二端、所述第二平行七线20的第二端、第二微带线60的第一端共同连接，所述第二微带线60的第二端连接于所述开路枝节70的一端。沿所述第一微带线50的第一端往第二端的方向为轴线，所述第一短路枝节30和第二短路枝节40对称设置，所述第一平行七线10与第二平行七线20对称设置，所述输入端200和输出端300对称设置，如此，有利于简化所述拓扑结构参数的设置。所述第一平行七线10和第二平行七线20均垂直于所述第一微带线50，所述第一短路枝节30和第二短路枝节40均垂直于所述第一微带线50，所述第一短路枝节30与所述第一平行七线10平行，所述第二微带线60与第一微带线50平行，所述开路枝节70垂直于所述第二微带线60，所述开路枝节70与所述第一平行七线10平行，如此，有利于提升基于所述拓扑结构的滤波器1000性能及减小基于所述拓扑结构的滤波器1000尺寸。

所述拓扑结构100满足以下条件：

(1)θ₁＝θ₂＝θ₃＝θ₄＝θ₅＝θ₆+θ₇，所述θ₁为第一微带线50的电长度，所述θ₂为第一短路枝节30的电长度，所述θ₃为第二短路枝节40的电长度，所述θ₄为所述第一平行七线10的电长度，所述θ₅为所述第二平行七线20的电长度，所述θ₆为所述第二微带线60的电长度，所述θ₇为所述开路枝节70的电长度。

(2)所述第二微带线60的特征阻抗和开路枝节70的特征阻抗相等。

对于上述第一平行七线10，所述第一平行七线10包括第一左传输线11、第二左传输线12、第三左传输线13、第四左传输线14、第五左传输线15、第六左传输线16和第七左传输线17，所述第一左传输线11、第二左传输线12、第三左传输线13、第四左传输线14、第五左传输线15、第六左传输线16和第七左传输线17依次等间隔并且平行设置，所述第一左传输线11、第三左传输线13、第五左传输线15和第七左传输线17的第一端连接于所述输入端200，所述第二左传输线12、第四左传输线14和第六左传输线16的第一端连接于所述第一微带线50的第二端的一侧。

对于上述第二平行七线20，所述第二平行七线20包括第一右传输线21、第二右传输线22、第三右传输线23、第四右传输线24、第五右传输线25、第六右传输线26和第七右传输线27，所述第一右传输线21、第二右传输线22、第三右传输线23、第四右传输线24、第五右传输线25、第六右传输线26和第七右传输线27依次等间隔并且平行设置，所述第一右传输线21、第三右传输线23、第五右传输线25和第七右传输线27的第一端连接于所述输出端300，所述第二右传输线22、第四右传输线24和第六右传输线26的第一端连接于所述第一微带线50的第二端的另一侧。

本实用新型还提供一种滤波器1000实施例，所述滤波器1000包括上述拓扑结构100，所述第一微带线50的电长度为所述滤波器1000的两个通带之间的阻带的中心频率对应的四分之一波长，所述第二微带线60的物理宽度与所述开路枝节70的物理宽度相同，如此，有利于简化所述滤波器1000的设计过程。

在一些实施例中，所述滤波器1000设计在介电常数为3.38，介电损耗为0.0022，厚度为0.813mm的电路板上。所述滤波器1000的电路板尺寸为34.0mm*18.4mm。可以理解的是，所述电路板的介电常数、介电损耗、厚度和尺寸不局限于上述数值，可以根据需求调整。假设：L_P为组成所述第一平行七线10的传输线的物理长度，S_P为组成所述第一平行七线10的相邻传输线的物理间距，W_P为组成所述第一平行七线10的传输线的物理宽度，L₁为所述第一微带线50的物理长度，L₂为所述第一短路枝节30的物理长度，L₃为所述第二微带线60的物理长度，L₄为所述开路枝节70的物理长度，W₁为所述第一微带线50的物理宽度，W₂为所述第一短路枝节30的物理宽度，W₃为所述开路枝节70的宽度。

由微波常识可知，同步等量改变L_P、L₁、L₂和L₃+L₄的值，可以反比线性调节所述滤波器1000的两个通带的工作频率范围，因此，影响所述滤波器1000性能的参数有且仅有五个，分别为S_P、W_P、W₁、W₂和W₃。

图3为仅改变S_P时所述滤波器1000的S参数变化情况，由图可知，随着S_P的值变小，所述滤波器1000的第一通带边和第二通带边朝下移动，第三通带边和第四通带边向上移动，且两个通带的反射系数变小，两个通带之间的阻带的隔离度也变小。

图4为仅改变W_P时所述滤波器1000的S参数变化情况，由图可知，随着W_P的值变大，所述滤波器1000的第二通带边朝上移动，第一通带边、第三通带边和第四通带边几乎不变，此外，两个通带的反射系数变大，且两个通带之间的阻带的隔离度变小。

图5为仅改变W₁时所述滤波器1000的S参数变化情况，由图可知，随着W₁的值变大，所述滤波器1000的第二通带边和第四通带边朝下移动，第三通带边朝上移动，且第一通带边不变。此外，两个通带的反射系数变小，但两个通带之间的阻带的隔离度也变大。

图6为仅改变W₂时所述滤波器1000的S参数变化情况，由图可知，随着W₂的值变大，所述滤波器1000的第二通带边和第四通带边朝上移动，第三通带边朝下移动，且第一通带边不变。此外，两个通带的反射系数变小，且两个通带之间的阻带的隔离度也变小。

图7为仅改变W₃时所述滤波器1000的S参数变化情况，由图可知，随着W₃的值变大，所述滤波器1000的第二通带边朝下移动，第三通带边朝上移动，且第一通带边和第四通带边不动。此外，两个通带的反射系数变大，且两个通带之间的阻带的隔离度也变大。

由图3-7分析可知，所述滤波器1000的通带带宽、带内反射系数、阻带隔离度均受参数S_P、W_P、W₁、W₂和W₃控制，但是不论怎么改变参数S_P、W_P、W₁、W₂和W₃的值，基于所述拓扑结构100设计的滤波器1000只能是双通带滤波器。

在一些实施例中，其中一组优化后的尺寸参数为：L_P＝13.3mm,W_P＝0.1mm,S_P＝0.05mm，W₁＝2*W₂＝3.6mm,W₃＝0.1mm,L₁＝13.5mm,L₂＝13.5mm,L₃＝2.0mm,L₄＝11.9mm。由上述参数设计的滤波器1000的仿真结果如图8所示，由图可知，在第一通带内，其反射系数小于-10dB的阻抗带宽范围为1.014GHz到2.216GHz,通带中心频率为1.615GHz，通带的绝对带宽为2.558GHz，通带的相对带宽为74.4％；在其第二通带内，其反射系数小于-10dB的阻抗带宽范围为5.078GHz到6.626GHz,通带中心频率为5.852GHz，通带的绝对带宽为2.944GHz，通带的相对带宽为26.5％。由此可知，所述波器具有宽通带的特征。在第一通带内，最大插入损耗为0.52dB；在第二个通带内，最大插入损耗为0.67dB。由此可知，所述滤波器1000具有低插入损耗的特征。此外，在第一通带内有两个传输极点，分别位于1.088GHz和1.846GHz；在第二通带内有两个传输极点，分别位于5.469GHz和6.103GHz。这四个传输极点可以保证通带内的平坦度。在两个通带中间的阻带内，其隔离度大于12dB的阻带带宽范围为3.044GHz到4.498GHz，阻带中心频率为3.771GHz，阻带绝对带宽为1.454GHz，阻带相对带宽为38.6％。阻带内还有七个传输零点，分别位于0GHz、3.138GHz、3.742GHz、4.451GHz、7.523GHz、7.742GHz和7.828GHz。这七个传输极点确保了滤波器的高选择性。可以理解的是：所述参数L_P、S_P、W_P、W₁、W₂、W₃、L₁、L₂、L₃和L₄不局限于上述数值，可以根据需求调整。

在本实用新型实施例中，所述拓扑结构100包括输入端200、输出端300、第一平行七线10、第二平行七线20、第一短路枝节30、第二短路枝节40、第一微带线50、第二微带线60和开路枝节70，以所述第一微带线50为轴线，将所述第一短路枝节30和第二短路枝节40对称设置，将所述第一平行七线10和第二平行七线20对称设置，只需设计组成所述第一平行七线10的传输线的物理宽度、组成所述第一平行七线10的相邻传输线的间距、所述第一微带线50的宽度、所述第一短路枝节30的宽度和所述开路枝节70的宽度，即可使得基于所述拓扑结构100的滤波器1000每个通带均有两个传输极点，使得通带内平坦，且所述滤波器1000阻带有七个传输零点，有利于滤波器1000的高选择性特性，此外，所述滤波器1000还有拥有宽通带和小插入损耗的特点。

本实用新型还提供一种通信设备实施例，所述通信设备包括上述滤波器1000，对于滤波器1000的功能和结构可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种拓扑结构，其特征在于，包括：输入端、输出端、第一平行七线、第二平行七线、第一短路枝节、第二短路枝节、第一微带线、第二微带线和开路枝节；

其中，所述第一短路枝节的第一端和第二短路枝节的第一端均接地，所述第一微带线的第一端的两侧分别与所述第一短路枝节的第二端及所述第二短路枝节的第二端连接，所述第一平行七线的第一端连接于所述输入端，所述第二平行七线的第一端连接所述输出端，所述第一微带线的第二端、所述第一平行七线的第二端、所述第二平行七线的第二端、第二微带线的第一端共同连接，所述第二微带线的第二端连接于所述开路枝节的一端。

2.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，

沿所述第一微带线的第一端往第二端的方向为轴线，所述第一短路枝节和第二短路枝节对称设置，所述第一平行七线与第二平行七线对称设置，所述输入端和输出端对称设置。

3.根据权利要求2所述的拓扑结构，其特征在于，

所述第一平行七线和第二平行七线均垂直于所述第一微带线，所述第一短路枝节和第二短路枝节均垂直于所述第一微带线，所述第一短路枝节与所述第一平行七线平行，所述第二微带线与第一微带线平行，所述开路枝节垂直于所述第二微带线，所述开路枝节与所述第一平行七线平行。

4.根据权利要求3所述的拓扑结构，其特征在于，

所述第一平行七线包括第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线、第五左传输线、第六左传输线和第七左传输线，所述第一左传输线、第二左传输线、第三左传输线、第四左传输线、第五左传输线、第六左传输线和第七左传输线依次等间隔并且平行设置，所述第一左传输线、第三左传输线、第五左传输线和第七左传输线的第一端连接于所述输入端，所述第二左传输线、第四左传输线和第六左传输线的第一端连接于所述第一微带线的第二端的一侧；

所述第二平行七线包括第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线、第五右传输线、第六右传输线和第七右传输线，所述第一右传输线、第二右传输线、第三右传输线、第四右传输线、第五右传输线、第六右传输线和第七右传输线依次等间隔并且平行设置，所述第一右传输线、第三右传输线、第五右传输线和第七右传输线的第一端连接于所述输出端，所述第二右传输线、第四右传输线和第六右传输线的第一端连接于所述第一微带线的第二端的另一侧。

5.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构满足：θ₁＝θ₂＝θ₃＝θ₄＝θ₅

所述θ₁为第一微带线的电长度，所述θ₂为第一短路枝节的电长度，所述θ₃为第二短路枝节的电长度，所述θ₄为所述第一平行七线的电长度，所述θ₅为所述第二平行七线的电长度。

6.根据权利要求5所述的拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构满足：θ₆+θ₇＝θ₄

所述θ₄为所述第一平行七线的电长度，所述θ₆为所述第二微带线的电长度，所述θ₇为所述开路枝节的电长度。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的拓扑结构，其特征在于，

所述第二微带线的特征阻抗和开路枝节的特征阻抗相等。

8.一种滤波器，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述拓扑结构。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，

所述第一微带线的电长度为所述滤波器的两个通带之间的阻带的中心频率对应的四分之一波长。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求8-9中任意一项所述滤波器。