CN103700911B - 一种新型的t型双模微带带通滤波器 - Google Patents
一种新型的t型双模微带带通滤波器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103700911B CN103700911B CN201310751382.7A CN201310751382A CN103700911B CN 103700911 B CN103700911 B CN 103700911B CN 201310751382 A CN201310751382 A CN 201310751382A CN 103700911 B CN103700911 B CN 103700911B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cross
- shaped
- filter
- width
- resonator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型贴片的拓扑结构，即基于T型谐振器两侧加入交叉耦合线和开路支节线的双模微带带通滤波器，属于微波通信领域。该新型的T型贴片双模微带带通滤波器包括T型谐振器，通过调节T型谐振器的长度和宽度，可以形成通带效应，在T型谐振器的左右两侧加入交叉耦合线，使得通带外低阻带可以产生一个传输零点，在T型谐振器的左右两侧的交叉耦合线两侧加入开路支节线，使得通带外的高阻带可以产生两个衰减极点，且保证了通带带宽在微波频段范围内；所设计发明的滤波器采用交叉耦合的馈电方式，信号输入端和信号输出端分别设置在T型滤波器的左右两侧且与之垂直，使得结构上完全对称，提高制作精度。
Description
[技术领域]
本发明涉及到微波通信领域，具体是涉及一种双模微带带通滤波器。
[背景技术]
从电信发展的历程来看，滤波器在微波电路中一直扮演着重要的角色，滤波器是无线电技术中诸多设计问题的核心，已逐步成为了许多领域开拓新进展的重要挑战。滤波器在整个通信系统中具有不可替代的作用，然而电磁波的频谱是有限的(微波的波长范围为1m到1mm，其频率范围在300MHz到300GHz)，且须按照应用加以分配，此时滤波器作为一种选频装置，其根本功能在于抑制不需要的频段的信号，而使需要的频段信号顺利通过。理想的滤波器应该是这样一种二端口网络：在通带范围内它能使信号完全传输，而在阻带范围内他使信号完全不能传输。
随着无线通信的飞速发展，现代无线通信系统特别是移动和星载通信系统对电路尺寸和信号质量都有十分苛刻的要求，微波滤波器作为现代通信系统中的重要元件之一，它的性能的好坏直接关系到整个通信系统的质量，因此设计高性能、小型化、低损耗以及新结构的滤波器已经成为当前微波无源器件的研究的热点和难点之一。
一般来说，目前使得滤波器的小型化的主要方法还是：谐振器小型化。滤波器是由一个或多个谐振器以一定的耦合方式构成的频率选择网络，因此谐振器的尺寸的大小会直接决定滤波器尺寸的大小，为了解决谐振器小型化的难题，研究发现，实现谐振器的双模是解决微波带通滤波器小型化的最有效的手段之一，双模特性是Wolff在1972年设计和制作带通滤波器时发现的，其利用电路中存在两个频率相同，模式正交的简并模，在单个谐振器中加入微扰，解除简并状态并使其分离，形成了双模谐振器从而实现两个模式在谐振频率上的耦合，这样实现了谐振器的数目减少了一半，形成了体积更小的微带带通滤波器，且双模谐振器因为尺寸小、重量轻、成本低等优良特性，经常被应用于高性能滤波器的设计中。
从目前现有的文献来看，主要研究的微带双模带通滤波器主要有：圆形、方形、六边形、三角形等。
[发明内容]
本发明的主要目的是，提供一种新型拓扑结构的贴片型微带带通滤波器。
本发明提出一种全新的微带带通滤波器拓扑结构,采用麦克斯韦方程证明此拓扑结构，对于实际情况，由于很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，只能采用数值方法来证明，学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。本文设计过程中，通过三维电磁仿真软件HFSS建模仿真，将上下臂设置为电壁、四周设置为磁臂等效为微波腔体模型进行T型谐振器结构的本征模仿真，得到了如图3所示的T型谐振器的建模和表1所示的T型谐振器内奇偶模的谐振频率，图4和图5给出了T型谐振器奇模和偶模的电场分布情况(其中，箭头颜色越深处表示电场越强)，从而证实了所发明的T型谐振器内存在一对相互正交的奇偶模。
表1 T型谐振器内的奇偶模谐振频率
| 模式 | 谐振频率 |
| 奇模 | 7.90261 |
| 偶模 | 7.90107 |
商用的高频电磁仿真软件有多种，我们采用的是HFSS对提出的拓扑结构进行优化，图6给出了所发明T型贴片微带带通滤波器的S参数仿真图。再将优化的结构制成样品，如图11所示，给出T型滤波器的实测S参数曲线。因此，用仿真的方法设计了T型双模微带带通滤波器，并且通过加工实物图并加以测试的方法证实该滤波器拓扑结构的可行性。
针对本文的仿真和测试结果并结合附图2T型贴片微带带通滤波器尺寸图，给出本发明新型结构的最优尺寸如下表2所示。
表2 T型双模微带带通滤波器的最优参数
其中，a和b分别为T型谐振器贴片11的上面矩形铜箔膜片的长和宽；c和d分别为T型谐振器贴片11的下面矩形铜箔膜片的长和宽；e为T型谐振器两侧交叉耦合线和开路支节线12和13的宽度；h1和h2分别为T型谐振器左右两侧交叉耦合线12和开路支节线13的长度；T型谐振器左右两侧T型谐振器和交叉耦合线的间隙14，交叉耦合线和开路支节线的间隙15，的尺寸均为g；n和k分别为馈线16(50Ω馈线)的长度和宽度；仿真结果表明通带的中心频率为3.1GHz,最大回波损耗优于-40dB，通带内插入损耗为0.2dB。
双模谐振器因为尺寸小、重量轻、成本低等优良特性，经常被应用于高性能滤波器的设计中，其主要的优势在于：每个双模谐振器都可以作为一个双调谐的谐振电路，所以对于同一性能指标的滤波器，其需要的谐振器的数目就会减半，这样就使得滤波器的结构更加紧凑，尺寸更小巧，也更加易于与其他有源或无源器件进行集成。影响滤波器性能的主要还有传输零点的个数，因带外传输零点个数越多，阻带的抑制特性就越好。
为了实现上述目的，本发明所使用的技术方案如下：
一种T型微带双模带通滤波器，微带基片的介电常数εr＝2.65，微带基片的介质厚度h＝1mm,所述T型滤波器有一对对称的信号输入和信号输出端口，信号输入和信号输出端口的宽度为2.8mm、长度为11.4mm；
所述T型滤波器有一个长度为12mm和宽度为4.4mm的矩形和一个高度为18.2mm和宽度为0.8mm的矩形叠加形成的T型谐振器；
所述T型滤波器为中心对称结构；
在T谐振器的左右两侧隔开0.2mm的间隙处向外分别设有交叉耦合线，在T谐振器的左右两侧的交叉耦合线隔开0.2mm处向外分别设有开路支节线，交叉耦合线12的宽度为0.4mm,高度为16.6mm，开路支节线12.6mm，宽度为0.4mm；在T型滤波器左右两侧与交叉耦合线12与开路支节线13垂直的边上分别设置信号输入端口和信号输出端口；
所述信号输入和信号输出端口，采用交叉耦合的馈电方式；所述T型微带双模通带滤波器除微带基片外均为铜箔。
本发明确保的带宽在微波频段范围内，采用调整T型谐振器的长度和宽度，使得一对奇偶模分离，产生通带效应。
本发明的积极进步效果在于：本文提出了一种新型的T型双模微带带通滤波器结构，即在T型谐振器的两侧通过交叉耦合结构和加载开路支节，分别实现了在通带外的低阻带产生一个传输零点和高阻带产生了两个衰减极点，提高了阻带的抑制能力，同时保证了滤波器的小型化，该滤波器的仿真结果表明通带的中心频率为3.1GHZ，最大回波损耗优于-40dB，最小插入损耗为-0.1dB。对所加工的实物进行测量表明：该结构的微带带通滤波器，其性能优于其他外形的带通滤波器。
[附图说明]
图1为本发明新型T型双模微带带通滤波器的几何结构示意图
图2为本发明新型T型双模微带带通滤波器的尺寸图
图3为谐振器的建模图
图4为T型谐振器奇模的电场分布图
图5为T型谐振器偶模的电场分布图
图6为本发明新型的T型微带带通滤波器的S参数仿真图
图7为T型滤波器两侧的交叉耦合线和开路支节线尺寸e变化时的滤波响应图。
图8为T型滤波器两侧开路支节线的长度h2变化时的频率响应图
图9为T型滤波器两侧交叉耦合线的长度h1变化时的频率响应图
图10为T型滤波器两侧的有无开路支节线的频率响应图
图11为本发明新型T型微带带通滤波器的实测S参数曲线图
[具体实施方式]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明：
图1为新型T型双模微带带通滤波器的几何结构示意图。该滤波器包括：
T型谐振器11，调节T型谐振器的长度和宽度可以使它的奇偶模分离；T型谐振器两侧交叉耦合线12和开路支节线的13；T型谐振器左右两侧T型谐振器和交叉耦合线的的间隙14，交叉耦合线和开路支节线的间隙15；采用交叉耦合的馈电方式，在T型滤波器左右两侧与交叉耦合线12与开路支节线13垂直的边上设置信号输入端口和信号输出端口；使得结构更加的紧凑。
图7为T型滤波器两边馈线上交叉耦合结构和开路支节线的宽度e变化时的频率响应。可以看出参数e变化时，带内的插入损耗和回波损耗机会不受影响，主要是通带右侧的衰减极点受到影响，当参数e的值变大时第二个衰减极点越靠近通带，且第一二个衰减极点之间的带外抑制特性也变好。e的宽度为0.2、0.3或0.4mm，优选的为0.4mm。
图8为两边开路支节线的高度h2的变化时的频率响应。可以看出对于通带外低阻带的传输零点没有一点的影响，说明开路支节线的引入是引起高阻带有变化，同时可以看出主要是影响通带右侧的衰减极点的位置，随着h2的增大，衰减极点越靠近通带，但不可以任意的调整衰减极点的频点，衰减极点数目增多，阻带抑制能力提高。开路支节线的高度为10.6、11.6或12.6mm，优选的为12.6mm。
图9为馈线上只有交叉耦合线高度h1变化的频率响应。交叉耦合的结构只能在通带外的低阻带产生传输零点，从图9可以看出h1的变化主要是影响通带内的平坦度(插入损耗)，和带内的衰减极点的数目，对左边的传输零点几乎没有影响。交叉耦合线的高度为15.6、16.6或17.6mm，优选的为16.6mm。
图10为TT型滤波器馈线上有和无开路支节线的频率响应。T型谐振器的两侧加入两段开路支节线，就可以在高阻带产生两个衰减极点，且可以展宽阻带宽，使得阻带抑制能力有明显大改善。
图2为本发明的T型微带双模带通滤波器的尺寸图。其中T型谐振器由一个矩形铜箔膜片的宽度a为4.4mm和b长度为12mm和一个高度d为18.2mm和宽度c为0.8mm的矩形叠加形成的T型谐振器；T谐振器左右两侧的T型谐振器与交叉耦合线，交叉耦合线与开路支节线的间隙均为g为0.2mm；交叉耦合线的宽度和开路开路支节线的宽度e为0.2、0.3或0.4mm，优选的为0.4mm；交叉耦合线的高度h1为15.6、16.6或17.6mm，优选的为16.6mm；开路支节线的高度h2为10.6、11.6或12.6mm，优选的为12.6mm；馈线的宽度K为2.8mm，长度n为11.4mm。
从现有文献来看,已经研究的微带双模谐振器(滤波器)主要包括:圆形、方形、圆环形、方环形、折线形、三角形等。
本发明是一种新型的T型双模微带带通滤波器，在滤波器的外形(拓扑结构)上不同于现有文献双模微带带通滤波器的外形(圆形、方形、圆环形、方环形、折线形、三角形等)。本发明的微带带通滤波器，其性能优于其他外形的带通滤波器。
以上显示和描述的是本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (1)
1.一种T型微带双模带通滤波器，微带基片的介电常数εr＝2.65，微带基片的介质厚度h＝1mm,所述T型滤波器有一对对称的信号输入和信号输出端口，信号输入和信号输出端口的宽度为2.8mm、长度为11.4mm，其特征在于：
所述T型滤波器有一个长度为12mm和宽度为4.4mm的第一矩形和一个高度为18.2mm和宽度为0.8mm的第二矩形叠加形成的T型谐振器；
所述T型滤波器为中心对称结构；
在T谐振器的第二矩形左右两侧隔开0.2mm的间隙处向外分别设有交叉耦合线，所述第二矩形左右两侧的交叉耦合线隔开0.2mm处向外分别设有开路支节线，交叉耦合线的宽度为0.4mm,高度为16.6mm，开路支节线高度为12.6mm，宽度为0.4mm；所述第二矩形左右两侧与交叉耦合线与开路支节线垂直的边上分别设置信号输入端口和信号输出端口；
所述信号输入和信号输出端口，采用交叉耦合的馈电方式；所述T型微带双模通带滤波器除微带基片外均为铜箔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310751382.7A CN103700911B (zh) | 2013-12-31 | 2013-12-31 | 一种新型的t型双模微带带通滤波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310751382.7A CN103700911B (zh) | 2013-12-31 | 2013-12-31 | 一种新型的t型双模微带带通滤波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103700911A CN103700911A (zh) | 2014-04-02 |
| CN103700911B true CN103700911B (zh) | 2015-09-09 |
Family
ID=50362365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310751382.7A Expired - Fee Related CN103700911B (zh) | 2013-12-31 | 2013-12-31 | 一种新型的t型双模微带带通滤波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103700911B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104157935A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-11-19 | 电子科技大学 | 一种具有可迭加陷波特性的微带超宽带带通滤波器 |
| CN105024119B (zh) * | 2015-07-10 | 2018-03-30 | 上海海事大学 | 阶梯阻抗谐振器中心加载折叠型阶梯阻抗枝节的双模微带带通滤波器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323745B1 (en) * | 1999-09-09 | 2001-11-27 | Qualcomm Inc. | Planar bandpass filter |
| CN1652392A (zh) * | 2004-02-03 | 2005-08-10 | 株式会社Ntt都科摩 | 滤波器 |
| CN2736949Y (zh) * | 2004-08-14 | 2005-10-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 梳线型无线滤波器 |
| CN101515664A (zh) * | 2008-02-22 | 2009-08-26 | 株式会社Ntt都科摩 | 双频带通谐振器以及双频带通滤波器 |
| CN103187599A (zh) * | 2013-03-09 | 2013-07-03 | 西安电子科技大学 | 一种带隙可调微带超宽带滤波器 |
| CN203300774U (zh) * | 2013-05-24 | 2013-11-20 | 南京航空航天大学 | 一种微带平衡滤波器 |
| CN103474731A (zh) * | 2013-09-05 | 2013-12-25 | 湖北文理学院 | 枝节加载紧凑型微带滤波器 |
-
2013
- 2013-12-31 CN CN201310751382.7A patent/CN103700911B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323745B1 (en) * | 1999-09-09 | 2001-11-27 | Qualcomm Inc. | Planar bandpass filter |
| CN1652392A (zh) * | 2004-02-03 | 2005-08-10 | 株式会社Ntt都科摩 | 滤波器 |
| CN2736949Y (zh) * | 2004-08-14 | 2005-10-26 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 梳线型无线滤波器 |
| CN101515664A (zh) * | 2008-02-22 | 2009-08-26 | 株式会社Ntt都科摩 | 双频带通谐振器以及双频带通滤波器 |
| CN103187599A (zh) * | 2013-03-09 | 2013-07-03 | 西安电子科技大学 | 一种带隙可调微带超宽带滤波器 |
| CN203300774U (zh) * | 2013-05-24 | 2013-11-20 | 南京航空航天大学 | 一种微带平衡滤波器 |
| CN103474731A (zh) * | 2013-09-05 | 2013-12-25 | 湖北文理学院 | 枝节加载紧凑型微带滤波器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A Novel Nth-Order Microstrip Dual-Mode Bandpass Filter with N+2 Transmission Zeros;Wei Shen .et al;《 2010 International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology (ICMMT)》;20100311;第236-239页 * |
| 张友俊,王彦彦.一种新型的T型双模微带带通滤波器.《固体电子学研究与进展》.2014, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103700911A (zh) | 2014-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104466308B (zh) | 一种平衡式介质滤波器及其制作方法 | |
| CN105006613A (zh) | 一种椭圆缺陷结构四分之一模基片集成波导带通滤波器 | |
| CN105990630A (zh) | 基于基片集成波导的高选择性巴伦带通滤波器 | |
| CN104659450B (zh) | 一种基于十字型谐振器的宽带差分带通滤波器 | |
| CN103326091B (zh) | 一种高选择性、高共模抑制的阶梯阻抗梳状线平衡微带带通滤波器 | |
| CN103236572A (zh) | 一种紧凑型微波分布式双模带通滤波器 | |
| CN107146930A (zh) | 基于s‑型互补螺旋线的半模基片集成波导带通滤波器 | |
| CN104241749B (zh) | 一种传输零点可控的微带滤波器 | |
| CN103311614B (zh) | 十字形贴片双模微带带通滤波器 | |
| CN108493534A (zh) | 一种四模基片集成波导宽带滤波器 | |
| CN106684513A (zh) | 一种具有谐波抑制功能的平衡式带通滤波器 | |
| CN203351718U (zh) | 一种高选择性、高共模抑制的阶梯阻抗梳状线平衡微带带通滤波器 | |
| Hunter et al. | Monolithic integrated ceramic waveguide filters | |
| CN105024119B (zh) | 阶梯阻抗谐振器中心加载折叠型阶梯阻抗枝节的双模微带带通滤波器 | |
| CN103700911B (zh) | 一种新型的t型双模微带带通滤波器 | |
| CN204067531U (zh) | 一种传输零点可控的微带滤波器 | |
| CN103715482B (zh) | 一种缺陷地共面波导超宽带限波滤波器 | |
| CN107887676A (zh) | 一种小型化平衡双通带滤波器 | |
| CN105720340A (zh) | 一种含有低频传输零点的紧凑型带通滤波器 | |
| CN105680127B (zh) | 基于信号干扰理论的差分带通滤波器 | |
| CN110289466A (zh) | 基于电耦合技术的四阶介质集成波导滤波器 | |
| Xia et al. | An ultra-wideband balanced bandpass filter based on defected ground structures | |
| Xu et al. | A compact quarter-wavelength stepped-impedance resonator bandpass filter with source-load coupling | |
| Salehi et al. | Pseudo-elliptic substrate integrated waveguide filters with higher-order mode resonances | |
| CN203690458U (zh) | 一种超宽带限波滤波器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20140402 Assignee: Xiamen Yun Chen Technology Co., Ltd. Assignor: Shanghai Maritime University Contract record no.: 2018310000055 Denomination of invention: Novel T-shaped dual-mode micro-strip band-pass filter Granted publication date: 20150909 License type: Common License Record date: 20181029 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 Termination date: 20181231 |