CN112072242A

CN112072242A - 滤波结构和滤波器

Info

Publication number: CN112072242A
Application number: CN202011108030.6A
Authority: CN
Inventors: 陈志军; 秦祥宏; 涂玖佳; 朱余浩; 张净泉; 张涛; 陈定
Original assignee: Shenzhen Gongjin Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Gongjin Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-10-15
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2020-12-11

Abstract

本发明提供一种滤波结构和滤波器，涉及滤波器领域，包括输入端馈电端口、输出端馈电端口、第一支路以及谐振腔；谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，输入端馈电端口通过第一支路与输出端馈电端口相连；第一支路和输入端馈电端口相连的一端与第一谐振腔相连；第一支路和输出端馈电端口相连的一端与第二谐振腔相连；第一谐振腔和第二谐振腔采用慢波结构；第一谐振腔和第二谐振腔之间是电耦合；第一谐振腔、第二谐振腔分别产生第一谐振频率和第二谐振频率的二次谐波。该滤波结构和滤波器具有宽阻带，高抑制度，低差损，尺寸小，成本低，易加工等优点，缓解了现有技术中存在的成本高，滤波器设计性能差，体积大的问题。

Description

滤波结构和滤波器

技术领域

本发明涉及通讯领域用滤波器技术领域，尤其是涉及一种滤波结构和滤波器。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，对无线通信设备提出了越来越高的要求。滤波器在通信、信号处理过程中应用广泛，在滤波器领域，设计的滤波器除了要满足电气性能，还要尽可能向着小尺寸方向发展。

目前，无线通讯***用滤波器虽然在一定程度上封装集成，然而，传统方法设计的滤波器尺寸一般比较大，无法满足现代无线通信***对滤波器小型化、低成本、低损耗的发展需求。由于加工工艺的局限性以及产品面积有限，使得滤波器在设计上真正实现小型化变得比较困难。低成本、小型化且性能优良的滤波器设计仍然是无线通信***中的一个重要挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种滤波结构和滤波器，以缓解现有技术中存在的尺寸较大的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种滤波结构，所述滤波结构包括输入端馈电端口、输出端馈电端口、第一支路以及谐振腔；

所述谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，所述输入端馈电端口通过所述第一支路与所述输出端馈电端口相连接；所述第一支路和所述输入端馈电端口相连的一端与所述第一谐振腔相连接；所述第一支路和所述输出端馈电端口相连的一端与所述第二谐振腔相连接；

所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均采用慢波结构；

所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间的耦合方式是电耦合；

所述第一谐振腔配置为产生第一谐振频率的二次谐波，所述第二谐振腔配置为产生第二谐振频率的二次谐波，所述第一谐振频率小于所述第二谐振频率。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述滤波结构呈“П”型。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间形成“T”型结构单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一谐振腔包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第一连接部包括相连接的第一竖线部和第一横线部，所述第一竖线部连接第一支路与所述输入端馈电端口相连的一端；所述第一竖线部和所述第一横线部相互垂直形成“L”型；

所述第二连接部包括相连接的第二竖线部和第二横线部，所述第二竖线部和第二横线部相互垂直形成

型；

所述第一横线部与所述第二竖线部垂直，且第一横线部与所述第二竖线部的端部相连接；

所述第二竖线部的长度小于所述第一竖线部的长度；所述第二横线部的长度小于所述第一横线部的长度；

所述第三连接部呈“一”字型，所述第三连接部平行于所述第一横线部以及所述第二横线部；所述第三连接部的一端与所述第一竖线部连接，所述第三连接部的另一端与所述第二竖线部不相连，所述第三连接部位于所述第一横线部和所述第二横线部之间；

所述第一支路、第一连接部、第二连接部和第三连接部围合的区域形成一“S”型结构单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第二谐振腔包括第四连接部、第五连接部和第六连接部，所述第四连接部包括相连接的第四竖线部和第四横线部，所述第四竖线部和第四横线部相互垂直形成

型；所述第四竖线部连接第一支路与所述输出端馈电端口相连的一端；

所述第六连接部包括相连接的第六竖线部和第六横线部，所述第六竖线部和所述第六横线部相互垂直形成

型；

所述第四横线部与所述第六竖线部垂直，且第四横线部与所述第六竖线部的端部相连接；

所述第六竖线部的长度小于所述第四竖线部的长度；所述第六横线部的长度小于所述第四横线部的长度；

所述第五连接部呈“|”字型，所述第五连接部平行于所述第四竖线部以及所述第六竖线部；所述第五连接部的一端与所述第六横线部连接，所述第五连接部的另一端与所述第四横线部不相连，所述第五连接部位于所述第四竖线部和所述第六竖线部之间；

所述第四连接部、第五连接部和第六连接部围合的区域形成一“U”型结构单元。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述第一支路的微带线阻抗为77欧姆。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述输入端馈电端口和所述输出端馈电端口采用锥形结构。

第二方面，本发明实施例还提供一种滤波器，包括基板和如上所述的滤波结构，所述滤波结构形成在所述基板上。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基板为PCB板；所述基板选用FR-4纤维板。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基板为矩形，所述基板上排布有平行于基板的两条长边的两列金属通孔，所述滤波结构位于平行的两列金属通孔之间。

本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供的滤波结构和滤波器，其中，所述滤波结构包括输入端馈电端口、输出端馈电端口、第一支路以及谐振腔；所述谐振腔包括第一谐振腔和第二谐振腔，所述输入端馈电端口通过所述第一支路与所述输出端馈电端口相连接；所述第一支路和所述输入端馈电端口相连的一端与所述第一谐振腔相连接；所述第一支路和所述输出端馈电端口相连的一端与所述第二谐振腔相连接；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均采用慢波结构；所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间的耦合方式是电耦合；所述第一谐振腔配置为产生第一谐振频率的二次谐波，所述第二谐振腔配置为产生第二谐振频率的二次谐波，所述第一谐振频率小于所述第二谐振频率。本发明实施例提供的技术方案，通过将各个谐振腔设计为慢波结构，并且各个谐振腔之间内部耦合、电耦合的方式，减少了谐振腔的长度，有利于实现设备的小型化，较高的带外抑制能力；在相对于传统滤波器尺寸大幅减少的同时，还得到了较宽的相对带宽。该滤波结构和滤波器具有宽阻带，高抑制度，低差损，尺寸小，成本低，加工容易等优点，能够缓解现有技术中在有限的产品空间和分立元件设计滤波器带来的成本高，滤波器设计性能差，体积大的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种滤波结构的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种滤波器的背面示意图；

图4为本发明实施用例提供的一种滤波器的三维结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电容间隙耦合微带SIR谐振器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种滤波器的等效电路图；

图7为本发明实施例提供的一种谐振腔的等效电路图；

图8为本发明实施用例提供的一种滤波器的S参数仿真结果示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

随着无线高保真(Wireless Fidelity，Wi-Fi)通讯技术和无线通信技术的发展，滤波器在通信、信号处理过程中得到了广泛应用，射频前端设计对信号选择性和带内带外要求越来越高，尤其是滤波器的设计提出了更高的要求：例如高性能、小型化、低成本，有效地滤除各种无用信号及杂散，降低各通信频道间的信号干扰。

近年来，相比其它领域，WIFI通讯技术得到了飞速发展，产品设计存在越来越多的频谱资源，频率越高，干扰性越强，产生谐波和高阶杂散功率越大，带来射频滤波器的设计困难，因此对滤波器提出了更高的要求：例如宽阻带，带内幅频特性好，高带外抑制性，低成本。

目前，采用分立元件设计滤波器在射频电路应用比较广泛，但获得较高带外抑制特性，需要增加滤波器的阶数，由于阶数增加成本也增加，还有微带滤波器越来越多的应用设计，其中交指形式，平行耦合，发夹型虽带内较平坦幅频特性，但占用空间大，类椭圆型结构的带外有较高的选择性，但不适用于较高频率的设计；基于此，本发明实施例提出一种滤波结构和滤波器，相比现有方案中采用分立元件设计的滤波器和各类微带滤波器，该滤波结构和滤波器方案既能做到带内低插损，选择性好，高带外抑制度，低成本，又能实现在有限的产品面积上解决尺寸设计困难，缓解了目前通信产品射频前端信道选择性和使用的分立器件构成的滤波器成本高以及各种微带滤波器结构和性能引起设计的缺陷。此外，对于WIFI产品射频前端设计，成品逐渐的小型化，集成化，各种高速率的接口，如DDR3，PCIE，USB3.0，PHY，SGMII，PGMII，SFP等和各公共网络的通信频谱，射频芯片自身的本振频率和高阶谐波，容易通过空间辐射和相互干扰，导致射频前端引起非线性，因此，射频前端设计的滤波器要求宽阻带，高抑制度，低差损，尺寸小，成本低，而该滤波结构和滤波器的新方案可以应用于WIFI产品中解决WIFI目前射频前端的设计思路，简化射频设计，提高***抗扰性和设计问题，解决产品频谱丰富的共存问题和干扰，提高整机***的通信质量。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1示出了本发明实施例提供的一种滤波结构的示意图。

参照图1，该滤波结构包括输入端馈电端口P1、输出端馈电端口P2、第一支路101以及谐振腔；

所述谐振腔包括第一谐振腔10和第二谐振腔20，所述输入端馈电端口P1通过所述第一支路101与所述输出端馈电端口P2相连接；所述第一支路101和所述输入端馈电端口P1相连的一端与所述第一谐振腔10相连接；所述第一支路101和所述输出端馈电端口P2相连的一端与所述第二谐振腔20相连接；

其中，所述第一谐振腔10和所述第二谐振腔20均采用慢波结构；

需要指出的是，上述的慢波结构例如可以是螺旋线结构、回形线结构，图1中仅是示例性的示出了一种慢波结构。

所述第一谐振腔10和所述第二谐振腔20之间的耦合方式是电耦合；

具体的，第一谐振腔10采用的结构方式是电容间隙耦合和第二谐振腔20采用的结构方式是微带开路环内部耦合，第一谐振腔和第二谐振腔之间的耦合结构方式是电磁耦合方式，具有较好的通带和高抑制带外选择性。

第一谐振腔配置为产生第一谐振频率的二次谐波，第二谐振腔配置为产生第二谐振频率的二次谐波，第一谐振频率小于第二谐振频率。

例如上述的第一谐振频率是指滤波器的下限频点，上述的第二谐振频率为滤波器的上限频点。

本实施例中，滤波结构的输入端馈电端口P1，与第一谐振腔、第一支路的一端(图中的左端)连接在一起；输出端馈电端口P2，与第二谐振腔、第一支路的另一端(图中的右端)连接在一起。

第一谐振腔产生的谐振频率为f_L的二次谐波，f_L是滤波器的下限频点；第二谐振腔产生的谐振频率为f_H的二次谐波，f_H是滤波器的上限频点。

在可选的实施方式中，所述第一谐振腔10包括第一连接部103、第二连接部105和第三连接部104，其中第一连接部连接第一支路与所述输入端馈电端口相连的一端；所述第一连接部呈L型；所述第一连接部103包括相连接的第一竖线部1031和第一横线部1032，所述第一竖线部1031连接第一支路101与所述输入端馈电端口P1相连的一端；所述第一竖线部1031和所述第一横线部1032相互垂直形成“L”型；

所述第二连接部105包括相连接的第二竖线部1051和第二横线部1052，所述第二竖线部1051和第二横线部1052相互垂直形成

型；

所述第一横线部1032与所述第二竖线部1051垂直，且第一横线部1032与所述第二竖线部1051的端部相连接；

所述第二竖线部1051的长度小于所述第一竖线部1031的长度；所述第二横线部1052的长度小于所述第一横线部1032的长度；

所述第三连接部104呈“一”字型，所述第三连接部平行于所述第一横线部1032以及所述第二横线部1052；所述第三连接部104的一端与所述第一竖线部1031连接，所述第三连接部104的另一端与所述第二竖线部1051不相连，即第三连接部与第二竖线部存在间隙；所述第三连接部104位于所述第一横线部1032和所述第二横线部1052之间；第一横线部、第二横线部、第三连接部平行于第一支路。

所述第一支路101、第一连接部103、第二连接部105和第三连接部104围合的区域形成一“S”型结构单元201。

在本实施例中，上述的第一谐振腔是电容间隙耦合方式渐变支臂谐振器结构(第一连接部103、第二连接部104和第三连接部105)，该第一谐振腔是由多支臂构成电感电容谐振器，为级联多段拓扑结构，所述第一谐振腔为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成。

具体的，该第一谐振腔通过支臂端耦合，实现加载电容，慢波效应，所述第一谐振腔为慢波结构，所述慢波结构由等效为电感、电容的微带线级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度。另外，由于加载电容效应能够让杂散响应频率从基波的整数谐波倍移动到更高的谐波上，因此阻带带宽拓展的更宽。

在可选的实施方式中，所述第二谐振腔包括第四连接部102、第五连接部107和第六连接部106，所述第四连接部102包括相连接的第四竖线部1021和第四横线部1022，所述第四竖线部1021和第四横线部1022相互垂直形成

型；所述第四竖线部1021连接第一支路101与所述输出端馈电端口P2相连的一端；

所述第六连接部106包括相连接的第六竖线部1061和第六横线部1062，所述第六竖线部1061和所述第六横线部1062相互垂直形成

型；

所述第四横线部1022与所述第六竖线部1061垂直，且第四横线部1022与所述第六竖线部1061的端部相连接；

所述第六竖线部1061的长度小于所述第四竖线部1021的长度；所述第六横线部1062的长度小于所述第四横线部1022的长度；

所述第五连接部107呈“|”字型，所述第五连接部107平行于所述第四竖线部1021以及所述第六竖线部1061；所述第五连接部107的一端与所述第六横线部1062连接，所述第五连接部107的另一端与所述第四横线部1022不相连，即第五连接部107与第四横线部1022存在间隙，第五连接部107的长度小于第六竖线部1061，所述第五连接部107位于所述第四竖线部1021和所述第六竖线部1061之间；

所述第四连接部、第五连接部和第六连接部围合的区域形成一“U”型结构单元202。

在本实施例中，同样的，上述的第二谐振腔是微带开路环内部耦合方式渐变支臂谐振器结构(第四连接部102、第五连接部107和第六连接部106)，该第二谐振腔是由多支臂构成电感电容谐振器，为级联多段拓扑结构，所述第二谐振腔为慢波结构，所述慢波结构由电感电容级联构成。

具体的，该第二谐振腔采用低阻抗耦合的结构，开路环开路端之间形成的加载电容，慢波效应，所述第二谐振腔为慢波结构，所述慢波结构由等效为电感、电容的微带线级联构成，所述慢波结构通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，因此可以减小半波长谐振器的长度。通过调节微带开路环加载电容，使阻带极点频率随着其变化而变化。

在可选的实施方式中，滤波结构呈“П”型。

在可选的实施方式中，该滤波结构中，第一谐振腔和第二谐振腔之间是内部耦合，第一谐振腔和第二谐振腔之间形成“T”型结构单元。

在可选的实施方式中，第一支路的微带线阻抗为77欧姆。

在可选的实施方式中，所述输入端馈电端口和所述输出端馈电端口采用锥形结构。

本实施例中，输入端馈电端口P1和输出端馈电端口P2采用锥形渐变线结构，而没有使用四分之一波长阻抗变换线，相比于使用较长的四分之一波长阻抗变换线，减少了电路面积。

在可选的实施方式中，滤波结构的总体尺寸仅为1.4mm×3mm，与传统滤波器相比，尺寸减少了60％，同时得到了较宽的相对带宽。

本发明实施例提供的滤波结构可以应用于低通滤波器，具有宽阻带，高抑制度，低差损，尺寸小，成本低，加工方便等优点。该滤波结构的各个谐振腔采用慢波结构和内部耦合、电容间隙耦合方式，从而减小长度，实现小型化，较高的带外抑制能力，谐振腔是一种基于渐变臂谐振器的电容间隙耦合方式和微带开路环内部耦合方式结构，由多支臂构成电感电容谐振器，为级联多段拓扑结构，各个谐振腔为由电感电容级联构成的慢波结构，通过减小线宽可获得电感，而增加线宽可获得电容，从而可以减小半波长谐振器的长度，该滤波技术缓解了在有限的产品空间和分立元件设计滤波器带来成本高，目前的各类微带滤波器的设计性能差，体积大的技术问题，更重要的是，可以简化WIFI的射频前端的设计，提高抗干扰能力和整机***的通信质量的问题。

图2示出了本发明实施例提供的一种滤波器的结构示意图，图3为本发明实施用例提供的一种滤波器的背面示意图；图4为本发明实施用例提供的一种滤波器的三维结构示意图。

参照图2、图3和图4，该滤波器包括基板30以及上文提及的滤波结构，所述滤波结构形成在所述基板上。

在可选的实施方式中，所述基板30为PCB板；所述基板30选用FR-4纤维板。

在本实施例中，基板30的板材介质选用常规的FR-4普通Tg130玻纤KB-6160，其相对介电常数εr＝4.5，介质损耗为0.022。

具体的，滤波结构设置在所述基板30的第一面，所述基板的第二面设置有接地端；所述滤波器可以通过在所述基板的第一面进行蚀刻出所述滤波结构得到；

在本实施例中，输入端馈电端口P1，输出端馈电端口P2，第一谐振腔，第二谐振腔，第一支路101，T型结构单元、U型结构单元、S型结构单元全部形成于基板的第一面，接地端设于基板的第二面作为参考。

在PCB板的第一面通过刻蚀形成如图1所示的滤波结构，在PCB板的第二面形成接地端作为参考，接地要求简单和工艺制作容易，该滤波器实物总体尺寸仅为1.4×3mm。

在可选的实施方式中，基板30为矩形，所述基板上排布有平行于基板的两条长边的两列金属通孔50，所述滤波结构位于平行的两列金属通孔之间。

具体的，本实施例提供了一种WiFi 5.8G的滤波器设计案例，频率是5180～5850MHz，参见图2，该滤波器是一种小型化高抑制耦合腔滤波器，包括输入端馈电端口P1，输出端馈电端口P2，第一支路101，第一谐振腔10和第二谐振腔20，其中第一谐振腔10包括第一连接部103、第二连接部105、第三连接部104，所述第一连接部103包括相连接的第一竖线部1031和第一横线部1032，第二连接部105包括相连接的第二竖线部1051和第二横线部1052；第二谐振腔20包括第四连接部102、第五连接部107、第六连接部106，第四连接部102包括相连接的第四竖线部1021和第四横线部1022；第六连接部106包括相连接的第六竖线部1061和第六横线部1062；在该滤波器中，形成有耦合结构方式“T”型结构单元203、“U”型结构单元202、“S”型结构单元201。

输入端馈电端口P1位于所述第一支路101一端与第一谐振腔10连接处，输入端馈电端口P1与第一个谐振腔10(具体为，第一谐振腔的第一竖线部)形成

型结构。

输出端馈电端口P2位于所述的第一支路101另一端与所述第二谐振腔20连接处，输出端馈电端口P2与第二谐振腔20(具体为，第二谐振腔的第四竖线部)形成

型结构，所述各组合组成滤波器的结构形状呈“П”型，由于谐振腔并非在一个方向展开，因此缩小了体积。

其中第一谐振腔10是由第一连接部103、第二连接部105、第三连接部104分支渐变支臂组成，第二连接部105、第三连接部104与第一连接部103连接，形成“S”型结构单元201，即S型耦合谐振腔。

第二谐振腔是由第四连接部102、第五连接部107、第六连接部106分支渐变支臂组成，第四连接部102、第五连接部107和第六连接部106连接，形成“U”型结构单元202，即U型耦合谐振腔。

在本实施例中，第一谐振腔为阶跃阻抗谐振器(Step Impedance Resonator，SIR)，是一种具有电容间隙耦合谐振腔的开路枝节加载的低通滤波器结构，具有抑制谐波功能。该低通滤波器通过控制SIR的阻抗比，控制二阶谐波通带的中心频率位置，间接实现抑制二阶谐波的目的。

具体的，该开路枝节加载的低通滤波器在四分之一波长f_L频率处产生一个传输零点，在偶倍频f_L(2N)处也会产生一个传输零点，为避免偶倍频的传输零点落在通带，这里采用SIR电容间隙耦合，通过调整SIR谐振器的阻抗比，可以调整滤波器二阶谐波通带中心频率的位置。该结构可使偶倍频传输零点往更高频偏移，具有抑制谐波的优点。

图5示出了本发明实施例提供的一种电容间隙耦合微带SIR谐振器的结构示意图，该SIR谐振器结构为对称的，中间和两端的特性阻抗分别为Z₁和Z₂电长度分别为2θ₁和θ₂，θ_R＝2(θ₁+θ₂),阻抗比值K＝Z₂/Z₁。该SIR谐振器终端开路时其输入导纳为：

当θ1＝θ2＝θ时即等SIR谐振器式简化为

根据电磁场理论当Y_in＝0时，SIR满足谐振条件所以有K＝tan²θ，即tanθ＝K^1/2。设谐波响应中心频率为F_SN(其中n＝1,2,3,…)对应的电长度为θsn，tanθ_s1＝∞，tan²θ_s2-K＝0，tanθ_s3＝0，二阶寄生通带的电长度最小值为π/2，所以有f_s1/f₀＝θ_s1/θ₀＝π/2tan^-1K^1/2，可以看出SIR谐振器不同的阻抗比值将使得其二阶谐波中心频率的位置不一样，因此可以通过调节SIR的阻抗比来控制二阶谐波通带的中心频率。例如当SIR谐振器阻抗比值K＝1/2的时候，二阶谐波通带的中心频率在2.55f_L处。

在本实施例中，第二谐振腔为微带开路环内部耦合SIR的低通滤波器，类似于椭圆函数滤波器，采用低阻抗耦合的结构，开路环开路端的耦合效应所形成的加载电容技术来可使谐振器电长度变小，减少电路尺寸和拓宽阻带。通过调节微带环耦合间隙，改变加载电容，微带开路环谐振频率随着环的变化而变化，可以将寄生通带的中心频率进行移动，解决传输线周期性的频响响应，而不影响通带特性。通过四分之一波长开路线在有限频率上获得传输零点，产生的谐振频率为f_H。其集总参数等效电路参见图6所示，图中L5可以使用高阻抗线代替，耦合形成的等效电容C4，串联谐振器L4C2用四分之一波长开路线代替。得到的电路在L4C2谐振处产生传输极点2f_H。

需要说明的是，传输极点的选择性与耦合效应有关，一般的，耦合间隙减小，选择性越好，阻带越宽。

在本实施例中，该滤波器中，谐振腔采用的结构方式是电容间隙耦合和微带开路环内部耦合(其等效电路参照图7所示)，通过2个谐振腔形成“T”型单元电磁耦合方式，使得滤波器具有较好的通带和高抑制带外选择性。“T”形结构单元具有低通带阻，单极点谐振特性，其中单个T形结构单元可等效为L3，C3并联的带阻滤波器，对滤波器作EM电磁仿真，如图8所示，可以得到传输系数S₂₁，由EM电磁仿真得到的传输系数S₂₁可提取出：

式中，ωc为3dB截止频率，ω0为谐振频率，Z0为滤波器的特性阻抗。

该等效模型中，“T”型结构单元“一横”缝隙上方细导线表现的主要特性是等效电路中的电感L3，“T”形结构单元“一竖”缝隙表现的主要特性是等效电路中的电容C3。“T”形结构单元“一横”缝隙长度增加，电感值L3增加，谐振频率下降；“T”形结构单元“一竖”缝隙长度增加，相当于等效电路中电容值C3增加，导致谐振频率下降；“T”形结构单元中的“一竖”缝隙宽度增加，电容值减小，谐振频率升高。

为了测试滤波器的性能，这里将滤波器的输入端馈电端口P1和输出端馈电端口P2分别用于外接阻抗为50欧姆的负载，如图6所示。图8示出了该滤波器的S参数仿真图。图8中，横轴均表示滤波器的信号频率，各曲线的纵轴表示不同的幅度，曲线上的各m点为频率测试点。S11(对应于图8中的S(1,1))和S22(对应于图8中的S(2,2))分别表示滤波器的输入端馈电端口P1和输出端馈电端口P2阻抗匹配性能的参数；S21(对应于图8中的S(2,1))表示滤波器的正向传输曲线。可知，该滤波器具有通带内较低的***损耗，高抑制度，并且具有较宽的阻带，还具有成本低，尺寸小等特点。

本发明实施例提供的滤波器，是一种小型化高抑制耦合腔滤波器，包括输入端馈电端口，输出端馈电端口，第一谐振腔，第二谐振腔，第一支路，第一支路和输入端馈电端口相连的一端与第一谐振腔相连接；第一支路和输出端馈电端口相连的一端与第二谐振腔相连接，从而在有限的产品空间内应用耦合腔技术来减少阶数和微带滤波器的尺寸；此外，为了解决带外信号到达接收机和发射机非线性器件产生的高阶谐波的干扰，该滤波器有较宽的阻带和较大的阻带衰减，从而简化前端射频***的设计，提高无线产品的***通信质量问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种滤波结构，其特征在于，所述滤波结构包括输入端馈电端口、输出端馈电端口、第一支路以及谐振腔；

所述第一谐振腔和所述第二谐振腔均采用慢波结构；

2.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述滤波结构呈“П”型。

3.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一谐振腔和所述第二谐振腔之间形成“T”型结构单元。

4.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一谐振腔包括第一连接部、第二连接部和第三连接部，所述第一连接部包括相连接的第一竖线部和第一横线部，所述第一竖线部连接第一支路与所述输入端馈电端口相连的一端；所述第一竖线部和所述第一横线部相互垂直形成“L”型；

型；

5.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第二谐振腔包括第四连接部、第五连接部和第六连接部，所述第四连接部包括相连接的第四竖线部和第四横线部，所述第四竖线部和第四横线部相互垂直形成

型；

6.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一支路的微带线阻抗为77欧姆。

7.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述输入端馈电端口和所述输出端馈电端口采用锥形结构。

8.一种滤波器，其特征在于，包括基板和如权利要求1-7任一项所述的滤波结构，所述滤波结构形成在所述基板上。

9.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述基板为PCB板；所述基板选用FR-4纤维板。

10.根据权利要求8所述的滤波器，其特征在于，所述基板为矩形，所述基板上排布有平行于基板的两条长边的两列金属通孔，所述滤波结构位于平行的两列金属通孔之间。