CN115425377A - 一种基于方环加载的双通带平衡滤波器 - Google Patents

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Abstract

一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，包括介质基板，介质基板的一侧设有微带线，微带线包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口和四个相互间隙耦合的环形谐振器，第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口呈矩形阵列排布，环形谐振器的两端分别形成一个H形的环形臂，两个环形臂相互远离的一端分别设有中心加载枝节。本发明提出的基于方环加载的环形谐振器具有多模特性，可以用来设计、实现两个通带，且谐振器设计简单紧凑，具有对称结构，易于高阶级联，通过环形臂之间的间隙、额外的H型耦合线和耦合块实现两个通带带宽的灵活调控，最后通过耦合馈线的满足两个通带对外部品质因数的要求。

Description

一种基于方环加载的双通带平衡滤波器
技术领域
本发明涉及双通带滤波器领域，尤其涉及一种基于方环加载的双通带平衡滤波器。
背景技术
随着无线通信技术的快速发展，频谱资源日益短缺，电磁环境愈发复杂，移动通信、雷达探测及电子对抗等应用场景面临多频带、小型化和抗干扰等发展需求。而在通信***中，平衡电路具有比单端电路更强的抗环境噪声能力，为解决通信***中面临的上述挑战，近年来，具有优异差分性能和抗噪声干扰的小型化多通带平衡滤波器吸引了众多学者的研究关注。
相较于传统的单端口非平衡滤波器，在平衡滤波器的设计中，不仅要实现良好的差模响应，而且要有足够的共模抑制特性，特别地，对于多通带的平衡滤波器来说，实现各个通带中心频率和带宽的灵活控制也是十分重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，具有小型化，结构紧凑，差模传输和共模抑制特性好的特点，且两个通带的中心频率和带宽可灵活调控。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，包括介质基板，介质基板的一侧设有微带线，微带线包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口、第二输出端口和四个相互间隙耦合的环形谐振器，第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口和第二输出端口呈矩形阵列排布，且第一输入端口和第二输入端口位于矩形阵列的同一侧，第一输出端口和第二输出端口位于矩形阵列的另一侧，第一输入端口和第二输入端口之间、以及第一输出端口和第二输出端口之间分别关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置，第一输入端口和第一输出端口之间、以及第二输入端口和第二输出端口之间分别关于矩形阵列的沿Y向延伸的中心线对称设置；
四个环形谐振器沿X向依次间隔排列，环形谐振器的中部沿Y向延伸，环形谐振器沿Y向的两端分别形成一个H形的环形臂，环形臂的H形的两端各自沿Y向延伸并关于环形谐振器的沿Y向延伸的中心线对称设置，同一个环形谐振器的两个环形臂关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置，两个环形臂相互远离的一端分别设有中心加载枝节，中心加载枝节位于环形臂的H形的两端之间，中心加载枝节的形状为沿Y向延伸的矩形；
第一输入端口上连接有第一输入馈线和第二输入馈线，第二输入端口上连接有第三输入馈线和第四输入馈线，第一输出端口上连接有第一输出馈线和第二输出馈线，第二输出端口上连接有第三输出馈线和第四输出馈线，第一输入馈线、第三输入馈线、第一输出馈线和第三输出馈线分别与靠近自身的环形臂的H形一端通过间隙耦合实现馈电，第二输入馈线、第四输入馈线、第二输出馈线和第四输出馈线分别与靠近自身的环形谐振器的中部通过间隙耦合实现馈电。
优选的，沿X向间隔排列的第二个和第三个环形谐振器的相邻两个中心加载枝节之间设有H形耦合线，H形耦合线的两端分别与两个中心加载枝节通过间隙耦合实现馈电。
优选的，沿X向间隔排列的第一个和第二个、以及第三个和第四个环形谐振器的相邻的环形臂之间设有耦合块，耦合块的形状为矩形，耦合块分别与两个环形臂通过间隙耦合实现馈电。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提出的基于方环加载的环形谐振器具有多模特性，可以用来设计、实现两个通带，且谐振器设计简单紧凑，具有对称结构，易于高阶级联。
2、本发明提出的基于方环加载的双通带平衡滤波器的两个通带中心频率可以通过环形臂的尺寸和中心加载枝节的尺寸进行灵活调控，而且通过环形臂之间的间隙、额外的H型耦合线和耦合块实现两个通带带宽的灵活调控，最后通过耦合馈线的满足两个通带对外部品质因数的要求。
3、本发明提出的基于方环加载的双通带平衡滤波器具有小型化、结构紧凑、设计灵活，并且差模响应的带外抑制和通带间隔离度高，共模响应抑制特性好等优点。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为微带线的示意图；
图3为环形谐振器的示意图；
图4为本发明的仿真曲线图。
图中标记：1、介质基板，2、微带线，3、第一输入端口，4、第二输入端口，5、第一输出端口，6、第二输出端口，7、第一输入馈线，8、第二输入馈线，9、第四输入馈线，10、第三输入馈线，11、第一输出馈线，12、第二输出馈线，13、第四输出馈线，14、第三输出馈线，15、环形臂，16、中心加载枝节，17、H形耦合线，18、耦合块。
具体实施方式
参见附图，具体实施方式如下：
如图1所示，一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，包括介质基板1，介质基板1的一侧设有微带线2。
如图2所示，微带线2包括第一输入端口3、第二输入端口4、第一输出端口5、第二输出端口6和四个相互间隙耦合的环形谐振器。第一输入端口3、第二输入端口4、第一输出端口5和第二输出端口6呈矩形阵列排布，且第一输入端口3和第二输入端口4位于矩形阵列的同一侧，第一输出端口5和第二输出端口6位于矩形阵列的另一侧。
如图2所示，第一输入端口3和第二输入端口4之间、以及第一输出端口5和第二输出端口6之间分别关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置，第一输入端口3和第一输出端口5之间、以及第二输入端口4和第二输出端口6之间分别关于矩形阵列的沿Y向延伸的中心线对称设置，能够很好地实现差模响应和共模抑制的特性。
如图2-3所示，四个环形谐振器沿X向依次间隔排列，环形谐振器的中部沿Y向延伸，环形谐振器沿Y向的两端分别形成一个H形的环形臂15，环形臂15的H形的两端各自沿Y向延伸并关于环形谐振器的沿Y向延伸的中心线对称设置，同一个环形谐振器的两个环形臂15关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置。
如图2-3所示，两个环形臂15相互远离的一端分别设有中心加载枝节16，中心加载枝节16位于环形臂15的H形的两端之间，中心加载枝节16的形状为沿Y向延伸的矩形。
如图2-3所示，通过同步调整多个环形臂15的H形的长度L 2，可以同时控制两个通带的中心频率，通过调整中心加载枝节16沿Y向的长度L 1和沿X向的宽度W 1，可以独立控制第二个通带的中心频率。也就是说，在进行双通带滤波器设计时，可以先通过调节环形臂15的H形的总长度L 2来确定第一个通带的中心频率，然后通过调节L 1和W 1确定第二个通带的中心频率，从而实现两个通带中心频率的灵活控制。
该双通带平衡滤波器为四阶切比雪夫型滤波器，四个方环加载的环形谐振器之间通过间隙直接耦合，可以通过调整间隙宽度对两个通带的带宽进行调节。此外，如图2所示，沿X向间隔排列的第二个和第三个环形谐振器的相邻两个中心加载枝节16之间设有H形耦合线17，H形耦合线17的两端分别与两个中心加载枝节16通过间隙耦合实现馈电，通过调节H形耦合线17沿Y向的长度L 3可以独立控制第二个通带的带宽。
如图2所示，沿X向间隔排列的第一个和第二个、以及第三个和第四个环形谐振器的相邻的环形臂15之间设有耦合块18，耦合块18的形状为矩形，耦合块18分别与两个环形臂15通过间隙耦合实现馈电，通过调节耦合块18的长宽尺寸，能够对两个通带的带宽进行微调。
如图2所示，第一输入端口3上连接有第一输入馈线7和第二输入馈线8，第二输入端口4上连接有第三输入馈线10和第四输入馈线9，第一输出端口5上连接有第一输出馈线11和第二输出馈线12，第二输出端口6上连接有第三输出馈线14和第四输出馈线13。第一输入馈线7、第三输入馈线10、第一输出馈线11和第三输出馈线14分别与靠近自身的环形臂15的H形一端通过间隙耦合实现馈电，第二输入馈线8、第四输入馈线9、第二输出馈线12和第四输出馈线13分别与靠近自身的环形谐振器的中部通过间隙耦合实现馈电。通过调节输入馈线和输出馈线的长度，可以实现两个通带外部品质因数的灵活控制。
图4说明了本发明的基于方环加载的双通带平衡滤波器的差模频率仿真响应，仿真得到两个通带的中心频率分别为5.4GHz和6.3GHz，两个通带的3-dB相对带宽分别为2.6%和1.9%，共产生两个传输零点TZ1和TZ2，分别位于4.98GHz和5.76GHz处。

Claims (3)

1.一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，其特征在于：包括介质基板（1），介质基板（1）的一侧设有微带线（2），微带线（2）包括第一输入端口（3）、第二输入端口（4）、第一输出端口（5）、第二输出端口（6）和四个相互间隙耦合的环形谐振器，第一输入端口（3）、第二输入端口（4）、第一输出端口（5）和第二输出端口（6）呈矩形阵列排布，且第一输入端口（3）和第二输入端口（4）位于矩形阵列的同一侧，第一输出端口（5）和第二输出端口（6）位于矩形阵列的另一侧，第一输入端口（3）和第二输入端口（4）之间、以及第一输出端口（5）和第二输出端口（6）之间分别关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置，第一输入端口（3）和第一输出端口（5）之间、以及第二输入端口（4）和第二输出端口（6）之间分别关于矩形阵列的沿Y向延伸的中心线对称设置；
四个环形谐振器沿X向依次间隔排列，环形谐振器的中部沿Y向延伸，环形谐振器沿Y向的两端分别形成一个H形的环形臂（15），环形臂（15）的H形的两端各自沿Y向延伸并关于环形谐振器的沿Y向延伸的中心线对称设置，同一个环形谐振器的两个环形臂（15）关于矩形阵列的沿X向延伸的中心线对称设置，两个环形臂（15）相互远离的一端分别设有中心加载枝节（16），中心加载枝节（16）位于环形臂（15）的H形的两端之间，中心加载枝节（16）的形状为沿Y向延伸的矩形；
第一输入端口（3）上连接有第一输入馈线（7）和第二输入馈线（8），第二输入端口（4）上连接有第三输入馈线（10）和第四输入馈线（9），第一输出端口（5）上连接有第一输出馈线（11）和第二输出馈线（12），第二输出端口（6）上连接有第三输出馈线（14）和第四输出馈线（13），第一输入馈线（7）、第三输入馈线（10）、第一输出馈线（11）和第三输出馈线（14）分别与靠近自身的环形臂（15）的H形一端通过间隙耦合实现馈电，第二输入馈线（8）、第四输入馈线（9）、第二输出馈线（12）和第四输出馈线（13）分别与靠近自身的环形谐振器的中部通过间隙耦合实现馈电。
2.根据权利要求1所述的一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，其特征在于：沿X向间隔排列的第二个和第三个环形谐振器的相邻两个中心加载枝节（16）之间设有H形耦合线（17），H形耦合线（17）的两端分别与两个中心加载枝节（16）通过间隙耦合实现馈电。
3.根据权利要求2所述的一种基于方环加载的双通带平衡滤波器，其特征在于：沿X向间隔排列的第一个和第二个、以及第三个和第四个环形谐振器的相邻的环形臂（15）之间设有耦合块（18），耦合块（18）的形状为矩形，耦合块（18）分别与两个环形臂（15）通过间隙耦合实现馈电。
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