CN208315717U - 采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，主要由一对中心对称设置的采用开路枝节加载弯折型缺陷微带结构的第一谐振器和第二谐振器耦合而成，各谐振器分别包括一段L形的开路枝节和一部分缺陷微带结构。所述谐振器外侧设有一对中心对称且带有阻抗匹配结构的输入馈线和输出馈线，分别由各自50欧姆的微带线输入端和输出端直接馈电。本实用新型包含了两个通带中心频率控制，还包含了带宽的控制，能够满足小型双频***的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子***中。
Description
技术领域
本实用新型涉及微波技术领域，尤其涉及一种采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器。
背景技术
微波滤波器是目前射频微波集成电路中非常重要的器件之一，滤波器是许多微波毫米波***中的关键部件，它能有效地滤除各种无用信号及噪声信号、降低各通信频道间的干扰，从而保障通信***的正常工作，实现高质量的通信。近年来，随着无线通信技术、导航技术和电子对抗的发展，***之间占用的频段越来越近，同时通讯器件做的越来越小，其中每个接收机都有其独立的天线、滤波器、低噪声放大器等元器件。如果***要同时工作在f1和f2频段，按照常规的方法，则***必须包含两个单频段的接收机，而利用这种方法不但造成电路面积大，而且功耗也大。若采用具有单端口输入单端口输出的双频天线、双频带通滤波器、双频放大器等组成的双频接收机。由于多频前端器件的应用，***的体积可以节约一半左右，由于很多器件共用或重复使用，***功耗比多个单频收发机降低，相应的设备成本则大大降低。而双频带通滤波器作为这些通信前端的关键器件，自然倍受关注。
据调查与了解，已公开的双频带通滤波器现有技术如下：
第一种方法：利用SIR的高次模实现较高频通带。SIR(阶跃阻抗谐振器)就是由两个或两个以上具有不同特征阻抗的传输线组合而成的横向电磁场或准横向电磁场模式的谐振器。这种谐振器的最主要优点就是在结构和设计上有很大的自由度。这种方法的原理是利用SIR能产生可控谐振频率，把SIR谐振器的基频设置成我们所需要的双频中的较低频，把SIR谐振器的二次模谐振频率设置成我们所需要的双频中的较高频，从而实现双频带。
2005年Sheng Sun和Lei Zhu等人提出用上述方法实现的双频带通滤波器，题名为“Compact dual-band microstrip bandpass filter without external feeds”，该滤波器工作在2.4GHz和5.2GHz。外部为50Ω输入输出馈线，内部为一对二分之波长SIR，对于SIR,调节K0，控制SIR阻抗比。同时调节SIR的长度，使得f0＝2.4GHz。从而实现双频带通特性。
第二种方法：利用简并模设计双频带通滤波器，一般都用在环形谐振器上，环形谐振器的简并双模一般都是奇偶模，一般两种实现双模双带方法：1、大小不同的双环，每个环控制一个频率，微扰控制带宽。2、两个一模一样的镜像双环，通过微扰尺寸，控制双频频率比，通过摆放位置分别独立控制两个模式的耦合。
2012年Sen Fu和Bian Wu等人提出一种采用容性加载方形环的双模双频带2阶滤波器，题名为“Novel second order dual-mode dual-band filters using capacitanceloaded square loop resonator”。当加载的容性微扰改变时，奇模模式频率基本不变，而偶模模式频率改变很大。因此可独立控制频率，另外，通过调整两个镜像环的摆放位置，可以独立控制两个奇模和两个偶模的耦合，最后引入源负载耦合增加传输零点以改善阻带特性。
第三种方法：利用枝节加载设计双频带通滤波器，支节加载谐振器结构在上世纪90年代末就有学者提出，加载枝节法最初从单个半波长谐振器发展而来，通过在半波长开环谐振器中心加载短接线引入奇偶模概念，从而产生非耦合的多模特性，利用这种多模特性实现双频特性。
2008年Zhang X Y和Xue Q等人提出用上述方法实现的可调双频带通滤波器，题名为“Novel centrally loaded resonators and their applications to bandpassfilter”。该滤波器采用中心加载可调电容，通过控制电压来控制电容值，从而控制高频通带频率，而不影响较低频通带频率，从而实现可调双频带通特性。
但是在目前的双频带通滤波器的研究中，尺寸问题仍然是急需解决的关键问题，大尺寸的双频带通滤波器将影响其应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了解决现有双频带通滤波器尺寸过大的技术缺陷，提供一种采用枝节加载弯折型缺陷微带技术，实现小型化双频带通滤波器，该滤波器不仅小型化，而且性能良好，便于加工。
本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案得到：
提供一种采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，包括：中心对称设置的采用开路枝节加载弯折型缺陷微带结构的第一谐振器和第二谐振器、以及一对中心对称且带有阻抗匹配结构的输入馈线和输出馈线；所述输入馈线和所述输出馈线均具有阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电；所述第一谐振器包含第一开路枝节和第一缺陷微带结构；所述第二谐振器包含第二开路枝节和第二缺陷微带结构；所述第一开路枝节和所述第二开路枝节均为弯折型开路枝节，所述第一开路枝节和所述第二开路枝节的长度决定第二个通带的中心频率；所述第一缺陷微带结构和所述第二缺陷微带结构均为一段L形槽线，所述L形槽线的开槽位置和开槽宽度决定第一个通带的耦合系数，而整个所述L形槽线的长度决定第一个通带的中心频率。
在本实用新型所述的采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器中，所述第一谐振器和所述第二谐振器均为两端开路的半波长谐振器且所述第一谐振器和所述第二谐振器之间存在缝隙耦合，其耦合值决定第二个通带的耦合系数。
在本实用新型所述的采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器中，所述输入馈线和输出馈线均具有由宽到细的阻抗匹配结构。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：与已有的微带双频带通滤波器比较，本实用新型通过3种小型化方法，实现了小型化的结构以及双频特性；本实用新型产生的双频通带，其中第一个是椭圆特性，而第二个为切比雪夫特性，适合第一通带高选择性而第二通带低选择性的滤波需求；本实用新型不用打接地的金属通孔，直接印刷PCB电路便于加工；由于本设计的滤波器采用平面结构，便于集成到电路板，因此本实用新型比较适合集成到小型移动终端设备***上。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1为本实用新型所述小型双频带通滤波器的结构示意图；
图2为所述小型双频带通滤波器频率响应的电磁仿真曲线图。
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枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，主要由一对中心对称设置的采用开路枝节加载弯折型缺陷微带结构的第一谐振器1和第二谐振器2耦合而成，其中弯折的第一开路枝节3和弯折的第二开路枝节4分别是第一谐振器1和第二谐振器2的弯折的开路枝节，其中第一缺陷微带结构5和第二缺陷微带结构6分别是第一谐振器1和第二谐振器2的缺陷微带结构。所述第一谐振器1和第二谐振器2的外侧设有一对中心对称且带有阻抗匹配结构的耦合馈线，分别为第一耦合馈线7和第二耦合馈线8，该对耦合馈线7和8分别由各自50欧姆的微带线输入端9和输出端10直接馈电，其中，输入端9和输出端10也是中心对称。
进一步地，对于传统的半波长谐振器，其形状是两端开路的直谐振器。建立一对中心对称的半波长谐振器，谐振器之间有耦合，其决定第二个通带的耦合系数。将这对中心对称的半波长谐振器进行弯折，弯折之后会在中心产生空白区域。为了充分利用空间，在不增加尺寸的情况下，分别在这对谐振器靠近尾端处加载一段弯折的第一开路枝节3和第二开路枝节4，加载枝节的长度控制较高频的谐振模式，其决定第二个通带的中心频率。
进一步地，枝节加载工作完成之后，对该加载的半波长谐振器进行开槽，通过开槽实现谐振器的第一缺陷微带结构5和第二缺陷微带结构6，开槽位置和开槽宽度决定第一个通带的耦合系数，而整个L形槽线的长度则决定第一个通带的中心频率。开槽之后原本的这对半波长谐振器就变成第一谐振器1和第二谐振器2。给谐振器馈电是通过谐振器外侧与其耦合的一对中心对称且带有阻抗匹配结构的第一耦合馈线7和第二耦合馈线8实现。而耦合馈线7和8分别由各自50欧姆的微带线输入端9和输出端10相连直接馈电。
本实用新型通过谐振器的弯折，枝节加载以及缺陷微带结构等3种方法的结合实现双频带通滤波器的小型化，本实用新型产生的双频通带，其中第一个是椭圆特性，而第二个为切比雪夫特性，特别适合第一个通带需要高选择性，而第二个通带需要低选择性的特殊小型通信***。根据上述具体实施方式，在介电常数为2.55、厚度为0.8毫米的FR4介质基板上，设计了工作频率在WLAN(中心频率2.4GHz)和WIMAX(中心频率3.5GHz)的双频带通滤波器实施例。其频率响应图如图2所示，第一个通带的带宽为50MHz，第二个通带的带宽为130MHz，整个双频带通滤波器的电路尺寸为25.4mm*10.2mm。
通过以上分析可以知道，本实用新型既包含了两个通带中心频率控制，还包含了带宽的控制，能够满足小型双频***的设计要求，可应用于移动通信、雷达、遥感等微波电子***中，值得推广。
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所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，其特征在于，包括：中心对称设置的采用开路枝节加载弯折型缺陷微带结构的第一谐振器和第二谐振器、以及一对中心对称且带有阻抗匹配结构的输入馈线和输出馈线；所述输入馈线和所述输出馈线均具有阻抗匹配结构且分别由各自50欧姆的微带输入端和输出端直接馈电；所述第一谐振器包含第一开路枝节和第一缺陷微带结构；所述第二谐振器包含第二开路枝节和第二缺陷微带结构；所述第一开路枝节和所述第二开路枝节均为弯折型开路枝节，所述第一开路枝节和所述第二开路枝节的长度决定第二个通带的中心频率；所述第一缺陷微带结构和所述第二缺陷微带结构均为一段L形槽线，所述L形槽线的开槽位置和开槽宽度决定第一个通带的耦合系数，而整个所述L形槽线的长度决定第一个通带的中心频率。
2.根据权利要求1所述的采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，其特征在于，所述第一谐振器和所述第二谐振器均为两端开路的半波长谐振器且所述第一谐振器和所述第二谐振器之间存在缝隙耦合，其耦合值决定第二个通带的耦合系数。
3.根据权利要求1所述的采用枝节加载弯折型缺陷微带结构的小型双频带通滤波器，其特征在于，所述输入馈线和输出馈线均具有由宽到细的阻抗匹配结构。
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|---|---|---|---|---|
| CN110137641A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-16 | 辽宁工程技术大学 | 一种基于倒π型谐振器的微型双陷波超宽带滤波器 |
| CN110676554A (zh) * | 2019-08-02 | 2020-01-10 | 杭州法动科技有限公司 | 一种低剖面超宽带室内通信平面结构天线 |
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