CN216648560U - 一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，采用树桩型结构，包括：多段高阻抗微带线、多段低阻抗微带线以及多个匹配块；其中，高阻抗微带线作为感性电路以串联形式连接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式连接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线与低阻抗微带线连接处。该滤波器的体积小、设计过程简洁，性能指标高，节省材料，易于加工，且易于与其他微波电路集成。

Description

一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器

技术领域

本实用新型涉及半导体器件及滤波器领域，具体涉及一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器。

背景技术

滤波器是一个二端口网络，广泛用于现代微波通信***的各个方面，对通信质量起着至关重要的作用。尤其是在混频单元中，滤波器承担着选择有用信号、滤除谐波分量、交调分量、杂散信号的作用，并直接决定了混频输出信号的频谱纯度。而Ku频段作为高频段的一个重要波段，由于其传输容量大、受外界影响小等特点，常常被用作地面通信站的通信。因此，Ku波段滤波器的研制对国内外Ku波段通信的发展有着十分重要的作用。在常见的微带滤波器结构有平行耦合、端耦合、发夹式、梳状型和交指型等，这些结构都是通过耦合线实现的。在以上各种结构的滤波器电路中，平行耦合结构由于输入、输出不在同一条直线上，端耦合尺寸太大，发夹式、梳状型和交指型等结构对工艺要求高，因此迫切需要一种新的低通滤波器结构，在高性能的Ku波段小型化低噪声放大器的***中，具有小尺寸、小体积、低损耗、集成度高的特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，采用紧凑型的树桩型电路结构，采用特性阻抗高的微带线(感性)与特性阻抗低的微带线(容性)相连，得到了串联电感并联电容的低通滤波器，用以解决现有高性能的Ku波段***中滤波器体积过大、不易于集成的问题。

一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，采用树桩型结构，包括多段高阻抗微带线、多段低阻抗微带线以及多个匹配块；其中，高阻抗微带线作为感性电路以串联形式连接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式连接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线与低阻抗微带线连接处。

进一步地，所述多段高阻抗微带线均沿着介质基板的长度方向中轴线依次设置。

进一步地，所述每两段高阻抗微带线之间设置一段低阻抗微带线，所述每段低阻抗微带线垂直于高阻抗微带线，形成开路支节。

进一步地，所述多段高阻抗微带线为4段，包括：第一高阻抗微带线、第二高阻抗微带线、第三高阻抗微带线、第四高阻抗微带线，所述第一高阻抗微带线的一侧连接输入端，所述第一高阻抗微带线的另一侧与第二高阻抗微带线的一侧连接，所述第二高阻抗微带线的另一侧与第三高阻抗微带线的一侧连接，所述第三高阻抗微带线的另一侧与第四高阻抗微带线的一侧连接，所述第四高阻抗微带线的另一侧与输出端连接。

进一步地，所述多段低阻抗微带线为3段，包括：第一低阻抗微带线、第二低阻抗微带线、第三低阻抗微带线，所述第一低阻抗微带线垂直设置在第一高阻抗微带线与第二之间高阻抗微带线之间，所述第二低阻抗微带线垂直设置在第二高阻抗微带线与第三之间高阻抗微带线之间，所述第三低阻抗微带线垂直设置在第三高阻抗微带线与第四之间高阻抗微带线之间。

进一步地，所述第一高阻抗微带线的宽度小于第二高阻抗微带线的宽度。

进一步地，所述第四高阻抗微带线的宽度小于第三高阻抗微带线的宽度。

进一步地，所述第一低阻抗微带线通过第一匹配块设置在第一高阻抗微带线与第二高阻抗微带线之间。

进一步地，所述第三低阻抗微带线通过第二匹配块设置在第三高阻抗微带线与第四高阻抗微带线之间。

本实用新型具有的有益效果：

本发明设计了一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，它具有尺寸小、重量轻、带外抑制好、成本低等优点，使得带内回波损耗在-20dB以下，而右端阻带部分抑制度在15dB以上，满足了Ku波段小型化低噪声放大器的使用要求，在实际Ku波段小型化低噪声放大器中分开放置了两个相同的滤波器，通过仿真，级联的阻带抑制可以达到35dB以上。本发明通过分析对比验证了该低通滤波器在Ku频段具有较高的实际应用价值，基于仿真和推导公式的基础，可以大大缩短射频/微波电路的设计周期，减少成本，且能获得较好的性能指标，测试结果和设计预期有较好的一致性。

该滤波器的体积小、设计过程简洁，性能指标高，节省材料，易于加工，且易于与其他微波电路集成。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的低通滤波器拓扑结构示意图；

图3为本实用新型的单个低通滤波器仿真曲线；

图4为本实用新型的两个低通滤波器级联仿真曲线；

图5为本实用新型的Ku波段小型化低噪声放大器结构示意图；

附图标记：11、第一高阻抗微带线，12、第二高阻抗微带线，13、第三高阻抗微带线，14、第四高阻抗微带线，21、第一低阻抗微带线，22、第二低阻抗微带线，23、第三低阻抗微带线，31、第一匹配块，32、第二匹配块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“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实用新型中的具体含义。

实施例1

一种低通滤波器，包括：采用树桩型结构，包括特性高阻抗微带线、特性低阻抗微带线以及匹配块；其中，高阻抗微带线作为感性电路以串联形式链接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式链接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线与低阻抗微带线连接处。

该滤波器的体积小、设计过程简洁，性能指标高，节省材料，易于加工，且易于与其他微波电路集成。

实施例2

一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，采用树桩型结构，包括多段高阻抗微带线、多段低阻抗微带线以及多个匹配块；其中，高阻抗微带线作为感性电路以串联形式连接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式连接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线与低阻抗微带线连接处。

具体地，所述多段高阻抗微带线均沿着介质基板的长度方向中轴线依次设置。

具体地，所述每两段高阻抗微带线之间设置一段低阻抗微带线，所述每段低阻抗微带线垂直于高阻抗微带线，形成开路支节。

具体地，所述多段高阻抗微带线为4段，包括：第一高阻抗微带线11、第二高阻抗微带线12、第三高阻抗微带线13、第四高阻抗微带线14，所述第一高阻抗微带线11的一侧连接输入端，所述第一高阻抗微带线11的另一侧与第二高阻抗微带线12的一侧连接，所述第二高阻抗微带线12的另一侧与第三高阻抗微带线13的一侧连接，所述第三高阻抗微带线13的另一侧与第四高阻抗微带线14的一侧连接，所述第四高阻抗微带线14的另一侧与输出端连接。

具体地，多段低阻抗微带线为3段，包括：第一低阻抗微带线21、第二低阻抗微带线22、第三低阻抗微带线23，所述第一低阻抗微带线21垂直设置在第一高阻抗微带线11与第二高阻抗微带线12之间，所述第二低阻抗微带线22垂直设置在第二高阻抗微带线12与第三高阻抗微带线13之间，所述第三低阻抗微带线23垂直设置在第三高阻抗微带线13与第四高阻抗微带线14之间。

具体地，所述第一高阻抗微带线11的宽度小于第二高阻抗微带线12的宽度。

具体地，所述第四高阻抗微带线14的宽度小于第三高阻抗微带线13的宽度。

具体地，所述第一低阻抗微带线21通过第一匹配块31设置在第一高阻抗微带线11与第二高阻抗微带线12之间。

具体地，所述第三低阻抗微带线23通过第二匹配块32设置在第三高阻抗微带线13与第四高阻抗微带线14之间。

所述滤波器用于Ku波段小型化低噪声放大器中，所述Ku波段小型化低噪声放大器包括级联的第一级放大电路、第二级放大电路，以及分别对所述第一级放大电路与第二级放大电路进行偏置的偏置电路，所述第一级放大电路与所述第二级放大电路之间设置有级间低通滤波器，所述第二级放大电路输出端设置有输出低通滤波器。

所述Ku波段小型化低噪声放大器因为偏置电路是并联在LNA的传输线上，必然对信号传输造成影响，因此在靠近传输线的位置需要加入扼流网络，通常由一条四分之一波长传输线和一个分设置式的扇形电容构成。

Ku波段小型化低噪声放大器的电源是通过输出端口的微带线馈入的，因此与扼流网络类似，也需要设计高阻抗线和扇形电容的组合来防止微波信号串入电源线，该种结构对主路信号的传输影响是相当小的。

所述级间低通滤波器与输出低通滤波器为实施例2中的低通滤波器。仿真结果如图3、图4所示，可以看到该低通滤波器的带内回波损耗在-20dB以下，而右端阻带部分抑制度在15dB以上，满足了使用要求。实际Ku波段小型化低噪声放大器中分开放置了两个相同的滤波器，通过仿真，级联的阻带抑制可以达到35dB以上。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，采用树桩型结构，包括：多段高阻抗微带线、多段低阻抗微带线以及多个匹配块；其中，高阻抗微带线作为感性电路以串联形式连接电路中；低阻抗微带线作为容性电路以并联形式连接电路中；高阻抗微带线与低阻抗微带线交替连接；匹配块形成在高阻抗微带线与低阻抗微带线连接处。

2.根据权利要求1所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述多段高阻抗微带线均沿着介质基板的长度方向中轴线依次设置。

3.根据权利要求2所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，每两段高阻抗微带线之间设置一段低阻抗微带线，每段低阻抗微带线均垂直于对应的高阻抗微带线，形成开路支节。

4.根据权利要求2所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述多段高阻抗微带线为4段，包括：第一高阻抗微带线(11)、第二高阻抗微带线(12)、第三高阻抗微带线(13)、第四高阻抗微带线(14)，所述第一高阻抗微带线(11)的一侧连接输入端，所述第一高阻抗微带线(11)的另一侧与第二高阻抗微带线(12)的一侧连接，所述第二高阻抗微带线(12)的另一侧与第三高阻抗微带线(13)的一侧连接，所述第三高阻抗微带线(13)的另一侧与第四高阻抗微带线(14)的一侧连接，所述第四高阻抗微带线(14)的另一侧与输出端连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述多段低阻抗微带线为3段，包括：第一低阻抗微带线(21)、第二低阻抗微带线(22)、第三低阻抗微带线(23)，所述第一低阻抗微带线(21)垂直设置在第一高阻抗微带线(11)与第二之间高阻抗微带线之间，所述第二低阻抗微带线(22)垂直设置在第二高阻抗微带线(12)与第三之间高阻抗微带线之间，所述第三低阻抗微带线(23)垂直设置在第三高阻抗微带线(13)与第四之间高阻抗微带线之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述第一高阻抗微带线(11)的宽度小于第二高阻抗微带线(12)的宽度。

7.根据权利要求6所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述第四高阻抗微带线(14)的宽度小于第三高阻抗微带线(13)的宽度。

8.根据权利要求7所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述第一低阻抗微带线(21)通过第一匹配块(31)设置在第一高阻抗微带线(11)与第二高阻抗微带线(12)之间。

9.根据权利要求8所述的一种用于Ku波段小型化低噪声放大器的低通滤波器，其特征在于，所述第三低阻抗微带线(23)通过第二匹配块(32)设置在第三高阻抗微带线(13)与第四高阻抗微带线(14)之间。

Images