CN110459845B - 一种平衡式双通带微带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平衡式双通带微带滤波器，四个五分之一波长的耦合微带线两两级联，两个十分之一波长的耦合微带线别连接在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的两端。采用两个十分之一波长的耦合微带线级联四个五分之一波长的耦合微带线结合加载贴片电容的方式，获得的平衡式双通带微带滤波器兼顾小尺寸、高频率选择性以及简单的结构等特点，同时具有多个传输零点。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种平衡式双通带滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的迅速发展，不同制式的无线通信系统不断涌现，诸如GSM，WCDMA，FDD-LTE，TD-LTE等，因此对能够工作在多个频段的通信系统产生了极大的需求，其中应用较多的是双通带系统，而双通带滤波器是其重要部件。与此同时，无线系统集成度、高性能的发展趋势提高了对环境噪声、电磁干扰等的抑制要求，而平衡式电路具有抗电磁干扰和抑制环境噪声等能力，因此被广泛用于此类系统。平衡式双通带滤波器能同时获得双通带滤波功能及共模信号抑制功能，因此符合当前无线通信系统的发展趋势。
目前已报道了多种平衡式双通带滤波器。主要设计方法是利用阶跃阻抗谐振器、枝节加载谐振器、枝节加载阶跃阻抗谐振器、集总元件加载阶跃阻抗谐振器、终端短路/开路耦合阶跃阻抗谐振器、非对称耦合线、多模环形谐振器等实现平衡式双通带滤波及共模抑制，然而上述设计无法兼顾尺寸、频率选择性及简单的结构。因此提出一种平衡式双通带微带滤波器，使其同时具有小尺寸、高频率选择性及简单的电路结构等特点显得至关重要。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种平衡式双通带微带滤波器，保证平衡式双通带滤波器同时获得小尺寸、高频率选择性以及简单的结构等特性，即以简易的结构实现高频率选择性和小型化。
技术方案：一种平衡式双通带微带滤波器，采用单层微带且中心对称结构，包括四条馈线，两个十分之一波长的耦合微带线，四个五分之一波长的耦合微带线，两个贴片电容C1，四个接地贴片电容C2和两个接地贴片电容C3；所述四个五分之一波长的耦合微带线两两级联，所述两个十分之一波长的耦合微带线别连接在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的两端；
四条馈线分别连接两个十分之一波长的耦合微带线，两个贴片电容C1分别加载在两个十分之一波长的耦合微带线的内侧，四个接地贴片电容C2分别加载在一个五分之一波长的耦合微带线上，两个接地贴片电容C3分别加载在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的连接点处。
进一步的，所述四条馈线设置在十分之一波长的耦合微带线外侧中心处；所述贴片电容C1设置在十分之一波长的耦合微带线的内侧中心处；所述接地贴片电容C2设置在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的相对内侧，并靠近与所述十分之一波长的耦合微带线的连接处。
有益效果：相比于现有的平衡式双通带滤波器，本发明采用两个十分之一波长的耦合微带线级联四个五分之一波长的耦合微带线结合加载贴片电容的方式，获得的平衡式双通带微带滤波器兼顾小尺寸、高频率选择性以及简单的结构等特点，同时具有多个传输零点。具体优点为：
(1)中心加载贴片电容的两个十分之一波长耦合微带线级联双端连接接地贴片电容的四个五分之一波长耦合微带线，实现差模双通带和共模抑制，具有尺寸小，结构简单，带外抑制高的特点。
(2)四条馈线分别连接两个十分之一波长的耦合微带线，两个贴片电容C1分别加载在两个十分之一波长的耦合微带线的内侧，四个接地贴片电容C2分别加载在一个五分之一波长的耦合微带线上，用于增强耦合、调节滤波器的匹配、提高频率选择性以及带外抑制。
(3)两个接地贴片电容C3分别加载在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的连接点处，位于中心对称线上，用于提高共模抑制。
(4)贴片电容C1、接地贴片电容C2以及接地贴片电容C3均沿中心对称线对称分布，以保证电路结构的对称性。
附图说明
图1为平衡式双通带微带滤波器的结构示意图；
图2为平衡式双通带微带滤波器的频率响应仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种平衡式双通带微带滤波器，采用单层微带且中心对称结构，包括四条馈线1～4，两个十分之一波长的耦合微带线5、6，四个五分之一波长的耦合微带线7～10，两个贴片电容C1，四个接地贴片电容C2和两个接地贴片电容C3。
四个五分之一波长的耦合微带线7～10两两级联，两个十分之一波长的耦合微带线5、6别连接在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的两端。四条馈线1～4分别连接两个十分之一波长的耦合微带线5、6，并设置在十分之一波长的耦合微带线5、6外侧中心处。
两个贴片电容C1分别加载在两个十分之一波长的耦合微带线5、6的内侧中心处。四个接地贴片电容C2设置在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的相对内侧，分别加载在一个五分之一波长的耦合微带线7～10上，并靠近与十分之一波长的耦合微带线5、6的连接处。两个接地贴片电容C3分别加载在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的连接点处。馈线1和馈线2外接一对平衡式端口，馈线3和馈线4外接另一对平衡式端口。
上述结构的平衡式双通带微带滤波器，当使用差模信号激励时，中心对称面等效为理想电壁，接地贴片电容C3不起作用，在贴片电容C1、接地贴片电容C2以及耦合微带线的共同作用下，可获得差模双通带，两个差模通带内均有两个谐振点，在差模低频通带的左侧可实现三个传输零点，两个差模通带之间可实现两个传输零点，差模高频通带的右侧可实现两个传输零点，从而保证了两个通带之间具有良好的隔离、高的频率选择性及对带外信号的有效抑制。
当使用共模信号激励时，上述结构的平衡式双通带微带滤波器的中心对称面等效为理想磁壁，此时，由于贴片电容C1、接地贴片电容C2、接地贴片电容C3以及耦合微带线的共同作用可获得共模抑制频带，并且共模抑制频带很好地覆盖住了两个差模通带，从而有效地保证了在整个差模通带范围内对共模信号的抑制。
本实施例中，滤波器的物理尺寸为63.4mm×8.2mm，对应的电尺寸为0.7λg×0.09λg，λg为低频通带的中心频率所对应的导波波长。本实施例采用RO4003C基板，其介电常数为3.38，损耗角为0.0027，厚度为0.813mm。滤波器频率响应如图2所示，存在两个差模通带，低频通带的中心频率为1.99GHz，其通带内存在两个谐振点，分别位于1.97GHZ和2.01GHz，3-dB差模相对带宽为6.5％，中心频率处的插入损耗为0.41dB；高频通带的中心频率为2.84GHz，其通带内存在两个谐振点，分别位于2.75GHz和2.9GHz，3-dB差模相对带宽为10.6％，中心频率处的最小插入损耗为0.39dB。通带两侧总共存在七个差模传输零点，分别位于0GHz，1.04GHz，1.85GHz，2.16GHz，2.58GHz，3.11GHz和3.49GHz，很好地抑制了带外信号，同时两个差模通带之间的隔离均大于17dB。共模抑制频段完全覆盖了两个差模通带，低频通带内的共模抑制均大于28dB，高频通带内的共模抑制均大于21dB，从而有效地保证了差模通带内对共模信号的抑制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种平衡式双通带微带滤波器，其特征在于：采用单层微带且中心对称结构，包括四条馈线（1~4），两个十分之一波长的耦合微带线（5、6），四个五分之一波长的耦合微带线（7~10），两个贴片电容C 1，四个接地贴片电容C 2和两个接地贴片电容C 3；所述四个五分之一波长的耦合微带线（7~10）两两级联，所述两个十分之一波长的耦合微带线（5、6）分别连接在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的两端；
四条馈线（1~4）分别连接两个十分之一波长的耦合微带线（5、6），两个贴片电容C 1分别加载在两个十分之一波长的耦合微带线（5、6）的内侧，四个接地贴片电容C 2分别加载在一个五分之一波长的耦合微带线（7~10）上，两个接地贴片电容C 3分别加载在两两级联的两组十分之一波长的耦合微带线的连接点处。
2.根据权利要求1所述的平衡式双通带微带滤波器，其特征在于：所述四条馈线（1~4）设置在十分之一波长的耦合微带线（5、6）外侧中心处；所述贴片电容C 1设置在十分之一波长的耦合微带线（5、6）的内侧中心处；所述接地贴片电容C 2设置在两两级联的两组五分之一波长的耦合微带线的相对内侧，并靠近与所述十分之一波长的耦合微带线（5、6）的连接处。
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