CN204651445U - 一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器，包括对称的第一、二差分输入端口，对称的第一、二差分输出端口及对称的第一、二枝节加载环形谐振器；第一、二差分输入端口分别级联有第一、二阻抗变换线，第一、二差分输出端口分别级联有第三、四阻抗变换线，第一阻抗变换线加载有第一馈线，第三阻抗变换线加载有第二馈线，第一枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分与第一、二馈线耦合，第二阻抗变换线加载有第三馈线，第四阻抗变换线加载有第四馈线，第二枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分与第三、四馈线耦合，第一、三馈线间加载有第一枝节，第二、四馈线间加载有第二、三枝节。本实用新型具有高选择性、高共模抑制等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器。
背景技术
随着现代通信技术的发展，平衡滤波器由于对环境噪声具有较高的免疫性而得到越来越多的关注，但同时具备高共模抑制、高选择性、低损耗的平衡滤波器依然是研究的重点和难点。为抑制共模，可采用GDS缺陷地、对称枝节加载、引入传输路径、槽线结构等来实现。但是这些方法并没有改善差模通带的选择性。为此，一些不同的方法被用来引入传输零点，如直接枝节加载、源-负载耦合、级联四阶结构等，不仅增加了设计的复杂度，还会对共模抑制产生影响。另一方面，高性能平衡滤波器对差模通带差损提出更加苛刻的要求。一些高共模抑制结构如槽线结构由于自身辐射损耗，会导致通带差损较大。此外，一些高选择性结构如级联四阶结构由于阶数的增加通带差损也偏大。因此，研究高选择性、高共模抑制、低损耗的多传输零点平衡滤波器具有极其重要的理论意义、极大的经济效益和广阔的应用前景。
平衡滤波器提出已久，下面就高选择性高共模抑制平衡滤波器的现有技术做一个调查。其中最基本的实现方式是以Lei Zhu团队提出的一系列枝节加载结构为代表。例如其2009年在IEEE Microwave and Wireless ComponentsLetters发表题为“Highly selective differential-mode wideband bandpassfilter for UWB application”的文章，如图8所示，为了改善差模通带的选择性，四分之一波长枝节被替代为四分之三波长枝节。它不仅在通带外产生两个传输零点，而且共模阻带也增加了两个传输零点。这种方法的优点是改善了差模通带的选择性，同时拓宽共模抑制范。缺点是差模通带插损较大、尺寸较大。
为实现小型化和高陡峭性，2013年Q X Chu团队在IEEE Microwave andWireless Components Letters上发表的题为“Differential Wideband BandpassFilter With High-Selectivity and Common-Mode Suppression”中，使用耦合枝节替代传统的传输线枝节。如图9所示，耦合枝节替代传统的枝节连接线能够实现较宽的通带，而短路耦合枝节由于其双传输零点特性可以在通带引入两个传输零点。对于共模抑制则采用双路径。这种方法设计的优点是小型化、选择性高。缺点是共模抑制效果不佳，仅10dB左右。
2014年W Q Che团队在IET Microwaves,Antennas&Propagation发表题为“Compact wideband balanced bandpass filter with highcommon-modesuppression based on cascade parallel coupled lines”的文章中，提出采用平行耦合线实现较宽的差模通带和较高的共模抑制，如图10所示。为改善通带的选择性，输入输出端口额外级联对称的SIR枝节，增加了设计的复杂度。
为了同时实现高选择性和高共模抑制，阶梯阻抗谐振器级联四阶结构(SIR-CQ)常被用在平衡滤波器的设计中。如图11所示，使用了两对不同阻抗比和电长度的二分之波长SIR谐振器。通过调节阻抗比可以使差模谐波频率在5.5f0处，共模工作在3.43f0处。由于四个SIR谐振器呈CQ排列，差模时响应主要由耦合路径谐振器a-b-b-a决定，路径a-a引入交叉耦合，会在差模产生两个传输零点。共模时响应主要由路径a-a决定，抽头处的枝节会产生传输零点，使得共模抑制到6.176f0。这种方法设计的优点是尺寸小、选择性高。缺点是较大的通带插损，达到3.5dB。
从上面分析可知，虽然已有结构可以实现高共模抑制或高选择性或损耗，但同时具备高选择性、高共模抑制、低损耗的多传输零点平衡滤波器仍是设计的难点。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高选择性、高共模抑制、低差损的采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器，包括有镜像对称的第一差分输入端口和第二差分输入端口，镜像对称的第一差分输出端口和第二差分输出端口及镜像对称的第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器；其中，所述第一差分输入端口和第二差分输入端口、第一差分输出端口和第二差分输出端口、第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器同一对称轴，所述第一差分输入端口级联有第一阻抗变换线，所述第二差分输入端口级联有第二阻抗变换线，所述第一差分输出端口级联有第三阻抗变换线，所述第二差分输出端口级联有第四阻抗变换线，所述第一阻抗变换线和第二阻抗变换线镜像对称分布，所述第三阻抗变换线和第四阻抗变换线镜像对称分布，且它们的对称轴垂直于上述第一差分输入端口和第二差分输入端口的对称轴，所述第一阻抗变换线加载有第一馈线，所述第三阻抗变换线加载有第二馈线，所述第一枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分位于第一馈线和第二馈线围成的区域内，并分别与该第一馈线和第二馈线耦合，所述第二阻抗变换线加载有第三馈线，所述第四阻抗变换线加载有第四馈线，所述第二枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分位于第三馈线和第四馈线围成的区域内，并分别与该第三馈线和第四馈线耦合，所述第一馈线和第三馈线之间加载有第一枝节，所述第二馈线和第四馈线之间加载有镜像对称且相连接的第二枝节和第三枝节，所述第二枝节和第三枝节之间设有过接地金属过孔，并与上述第一差分输入端口和第二差分输入端口同一对称轴，所述第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分位于该第一枝节、第二枝节、第三枝节围成的区域内。
所述第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分均由两段枝节组成，呈T形。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、与已有共模抑制实现方法相比较，本实用新型采用的耦合馈线加载结构，会在共模时产生多个传输零点。实现馈电端的共模抑制。可以将差模和共模特性分开设计，设计独立、简便，共模抑制得到明显的改善。
2、与现有平衡滤波器高选择性实现方法相比较，本实用新型采用的耦合馈线加载结构会在差模通带为产生多个传输零点，改善了差模通带带外的选择性。
3、本实用新型提出的基于耦合馈线加载结构和枝节加载环形谐振器的方案，可在通带形成三个传输极点，在改善选择性的同时减小了差模通带损耗。
4、本实用新型使用的枝节加载环形谐振器的枝节采用两段T型结构，会在共模和差模通带为产生额外的传输零点，明显改善差模的陡峭性和共模抑制效果。
5、本实用新型设计的平衡滤波器同时具备高选择性、高共模抑制、低损耗的优势，同时采用平面结构，成本低，特性好，易集成。
附图说明
图1为本实用新型所述采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的结构图。
图2为本实用新型所使用的介质基板示意图。
图3a为本实用新型所述采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的差模等效电路图。
图3b为本实用新型所述采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的共模等效电路图。
图4为有无加载枝节Z1时的差模特性曲线图(Z2＝92Ω，Z3＝44Ω，Zoo＝85Ω，Zoe＝185Ω)。
图5为不同加载枝节Z1时的差模特性曲线图。
图6为两种不同实现情形下的响应图。
图7a为采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的差模窄频带响应实验结果图。
图7b为采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的差模宽频带响应实验结果图。
图7c为采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器的共模响应实验结果图。
图8为背景技术中Lei Zhu团队的改进型枝节线结构宽带平衡滤波器结构图。
图9为背景技术中Q X Chu团队的耦合枝节宽带平衡滤波器结构图。
图10为背景技术中W Q Che团队的平行耦合枝节结构平衡滤波器结构图。
图11为背景技术中W Q Che团队的级联四阶平衡滤波器结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实施例所述的采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器，包括有镜像对称的第一差分输入端口A1和第二差分输入端口B1，镜像对称的第一差分输出端口A4和第二差分输出端口B4及镜像对称的第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器；其中，所述第一差分输入端口A1和第二差分输入端口B1、第一差分输出端口A4和第二差分输出端口B4、第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器同一对称轴，均沿水平线OO’对称分布；所述第一差分输入端口A1级联有第一阻抗变换线A2，所述第二差分输入端口B1级联有第二阻抗变换线B2，所述第一差分输出端口A4级联有第三阻抗变换线A3，所述第二差分输出端口B4级联有第四阻抗变换线B3，所述第一阻抗变换线A2和第二阻抗变换线B2镜像对称分布，所述第三阻抗变换线A3和第四阻抗变换线B3镜像对称分布，且它们的对称轴垂直于上述水平线OO’，所述第一阻抗变换线A2加载有第一馈线，所述第三阻抗变换线A3加载有第二馈线，所述第一枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分A9位于第一馈线和第二馈线围成的区域内，并分别与该第一馈线和第二馈线耦合，分别形成有耦合馈线A5、A6，所述第二阻抗变换线B2加载有第三馈线，所述第四阻抗变换线B3加载有第四馈线，所述第二枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分B9位于第三馈线和第四馈线围成的区域内，并分别与该第三馈线和第四馈线耦合，分别形成有耦合馈线B5、B6，所述第一馈线和第三馈线之间加载有第一枝节C1，所述第二馈线和第四馈线之间加载有镜像对称且相连接的第二枝节C2和第三枝节C3，所述第二枝节C2和第三枝节C3之间设有过接地金属过孔C4，并与上述水平线OO’为对称轴，所述过接地金属过孔C4位于该水平线OO’上，所述第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分位于该第一枝节C1、第二枝节C2、第三枝节C3围成的区域内；所述第一枝节加载环形谐振器的加载枝节部分由两段枝节A7、A8组成，呈T形，其中A7为加载枝节竖直部分，A8为加载枝节水平部分；所述第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分由两段枝节B7、B8组成，呈T形，其中B7为加载枝节竖直部分，B8为加载枝节水平部分。
加载的枝节A7的阻抗为Z2，加载的枝节A8为2Z2，A7长度与一半A8长度的总电长度为θ0。加载的枝节B7的阻抗为Z2，加载的枝节B8为2Z2，B7长度与一半B8长度的总电长度为θ0。枝节加载环形谐振器和馈线耦合部分(A5、B5、A6、B6)的奇/偶模阻抗分别为Zoo/Zoe，电长度为θ0。耦合馈线末端加载的枝节C2和C3电长度为θ0，加载的枝节C1电长度为2θ0。输入、输出口级联的阻抗变换线(A2、B2、A3、B3)电长度为θ0，阻抗为Z3。
由于整个滤波器沿水平线OO’对称分布，可用差模和共模等效分析。差模时，水平线OO’等效为一个电壁，等效为短路，其等效电路为图3a所示。该结构采用的枝节加载环形谐振器事实上是一个单模谐振器，但通带由于耦合馈线(A5、B5、A6、B6)的交叉耦合而拥有三个传输极点。因此通过控制耦合线的阻抗(Zoe、Zoo)可以控制通带的带宽。输入、输出口级联四分之波长的阻抗变换线Z3可以进一步改善纹波水平。另一方面，加载枝节在实现平衡滤波器差模等效的同时会改善通带特性。由图4可知，当耦合馈线没有加载短路枝节Z1时，带外仅有两个传输零点。而加载短路枝节后，带内仍然为三个传输极点，但带外会产生6个传输零点,大大改善通带的陡峭性。且加载枝节阻抗越小，通带选择性越陡峭。
同理，共模激励时，OO’等效为开路，共模等效电路如图3b所示。此时滤波器馈线分别加载开路和短路枝节。如图5所示，滤波器在耦合馈线没有加载枝节时就已经具有良好的共模抑制。当加载枝节Z1后，同样会在带外增加额外的两个传输零点，很明显地加强共模阻带的抑制效果。
在物理尺寸实现时，我们采用了如图1所示实际结构，即将谐振器加载枝节(Z2，θ0)分开成(A7、A8)两段或(B7、B8)两段组成，呈T型。这样做一个非常明显的优势是会产生引入耦合路径，产生额外的传输零点。如图6给出了差模时不同的实现方式时仿真效果，其中情形1为直接加载长度为θ0、阻抗为Z2的等宽枝节，情形二为实用新型所采用的结构。可以看到当采用实用新型的结构时，高边频带处产生了额外的传输零点，很明显的改善了差模通带的回波损耗和选择性。同理，共模时也会在高边频带处产生了额外的传输零点。
本例采用的介质基板，其相对介电常数为2.55，厚度为0.8mm，损耗角正切为0.029。如图2所示，D1为使用介质板的上层金属贴片，D2为介质层，D3为介质板下层接地金属贴片，D4为接地过孔。
本例设计和加工了一款频率为2.4GHz，3dB带宽为19％的窄带平衡滤波器。滤波器的电路参数分别为：Z1＝110Ω，Z2＝92Ω，Z3＝44Ω，Zoo＝85Ω，Zoe＝185Ω，θ0＝θ1＝θ2＝θ3＝90°，其尺寸为0.63λg×0.7λg。实验结果如图7a、7b、7c所示。差模工作时，测量(电磁仿真)的中心频率为2.407(2.39)GHz，3dB相对带宽为17％(18.7％)，带内最小插损为1(0.3)dB。测得在频率为0.9、1.98、2.67、2.98、3.685、4.6、5.68、6.55GHz(0.87、1.96、2.64、2.9、3.5、4.53、5.72、6.73GHz)处产生8个传输零点。测量(电磁仿真)都在2.75-6.78GHz范围内分别达到16dB(18dB dB)的带外抑制。共模工作时测量在频率为1.44、2.33、3.13、4.3、4.93、6.2、7.35GHz处产生7个传输零点，共模在0-6.5GHz内都达到了18.8dB以上的抑制水平。测量和电磁仿真在2.67GHz处共模和差模都产生了一个传输零点，是因为谐振器加载枝节引入耦合路径产生。可以看到该处零点使得选择性得到改善，同时改善了共模抑制水平。该滤波器的优势是多共模和差模传输零点，且表现出较高的选择性和共模抑制。
以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (2)
1.一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器，其特征在于：包括有镜像对称的第一差分输入端口和第二差分输入端口，镜像对称的第一差分输出端口和第二差分输出端口及镜像对称的第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器；其中，所述第一差分输入端口和第二差分输入端口、第一差分输出端口和第二差分输出端口、第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器同一对称轴，所述第一差分输入端口级联有第一阻抗变换线，所述第二差分输入端口级联有第二阻抗变换线，所述第一差分输出端口级联有第三阻抗变换线，所述第二差分输出端口级联有第四阻抗变换线，所述第一阻抗变换线和第二阻抗变换线镜像对称分布，所述第三阻抗变换线和第四阻抗变换线镜像对称分布，且它们的对称轴垂直于上述第一差分输入端口和第二差分输入端口的对称轴，所述第一阻抗变换线加载有第一馈线，所述第三阻抗变换线加载有第二馈线，所述第一枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分位于第一馈线和第二馈线围成的区域内，并分别与该第一馈线和第二馈线耦合，所述第二阻抗变换线加载有第三馈线，所述第四阻抗变换线加载有第四馈线，所述第二枝节加载环形谐振器的环形谐振器部分位于第三馈线和第四馈线围成的区域内，并分别与该第三馈线和第四馈线耦合，所述第一馈线和第三馈线之间加载有第一枝节，所述第二馈线和第四馈线之间加载有镜像对称且相连接的第二枝节和第三枝节，所述第二枝节和第三枝节之间设有过接地金属过孔，并与上述第一差分输入端口和第二差分输入端口同一对称轴，所述第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分位于该第一枝节、第二枝节、第三枝节围成的区域内。
2.根据权利要求1所述的一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器，其特征在于：所述第一枝节加载环形谐振器和第二枝节加载环形谐振器的加载枝节部分均由两段枝节组成，呈T形。
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Cited By (3)
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| CN104993195A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-10-21 | 华南理工大学 | 一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器 |
| CN110504514A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 南京智能高端装备产业研究院有限公司 | 一种集成阻抗变换功能的多层自封装平衡滤波器 |
| CN115425377A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-02 | 河南科技大学 | 一种基于方环加载的双通带平衡滤波器 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104993195A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-10-21 | 华南理工大学 | 一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器 |
| CN104993195B (zh) * | 2015-05-26 | 2018-01-16 | 华南理工大学 | 一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器 |
| CN110504514A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 南京智能高端装备产业研究院有限公司 | 一种集成阻抗变换功能的多层自封装平衡滤波器 |
| CN110504514B (zh) * | 2019-08-16 | 2020-12-11 | 南京智能高端装备产业研究院有限公司 | 一种集成阻抗变换功能的多层自封装平衡滤波器 |
| CN115425377A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-02 | 河南科技大学 | 一种基于方环加载的双通带平衡滤波器 |
| CN115425377B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-09-08 | 河南科技大学 | 一种基于环形谐振器加载的双通带平衡滤波器 |
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