CN221176618U - 一种拓扑结构及五阶小型化宽通带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种拓扑结构及五阶小型化宽通带滤波器，拓扑结构包括两个平行三线、两个微带线和四个短路枝节；一所述平行三线的一端为输入端，另一端分别连接另一所述平行三线及两个所述微带线，另一所述平行三线远离所述输入端的一端为输出端；每个所述微带线远离所述平行三线的一端分别连接有两个所述短路枝节；所述拓扑结构既为左右对称结构，又为上下对称结构。本拓扑结构结构简单新颖，可用来设计五阶宽通带滤波器，基于该拓扑结构的五阶宽通带滤波器具有设计参数少、设计过程简单、整体尺寸小等众多优势。
Description
技术领域
本实用新型涉及滤波器技术领域，特别涉及一种拓扑结构及五阶小型化宽通带滤波器。
背景技术
随着现代无线通信技术的飞速演进，能够满足人们对高速数据传输需求的高性能宽带通信***的研发，是发展的一种必然趋势。在此背景下，作为通信***关键器件之一的带通滤波器，其宽带高性能的研究，具有极高的科研和商用价值，吸引了广大学者和工程师的关注。
然而不幸的是，目前已报道的高性能宽通带滤波器，基本都具有参数众多、设计复杂、尺寸大等缺陷，不利于***小型化的同时需要更多的研发时间和资源，严重影响其在现代无线通信***中使用。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题为：提供一种新型拓扑结构以及基于该拓扑结构设计的五阶小型化宽通带滤波器，该五阶小型化宽通带滤波器便于设计制造。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案一为：一种拓扑结构，包括两个平行三线、两个微带线和四个短路枝节；一所述平行三线的一端为输入端，另一端分别连接另一所述平行三线及两个所述微带线，另一所述平行三线远离所述输入端的一端为输出端；每个所述微带线远离所述平行三线的一端分别连接有两个所述短路枝节；所述拓扑结构既为左右对称结构，又为上下对称结构。
在一实施例中，所述短路枝节的特征阻抗为所述微带线的特征阻抗的两倍。
在一实施例中，所述平行三线的电长度为0.25λ，λ为基于该拓扑结构的五阶小型化宽通带滤波器的中心频率处的对应波长。
在一实施例中，所述微带线的电长度与所述短路枝节的电长度之和为0.25λ。
在一实施例中，两个所述微带线的长度相等、宽度相同。
在一实施例中，所述微带线的长度方向与所述平行三线的长度方向垂直。
在一实施例中，各所述短路枝节的长度相等、宽度相同。
在一实施例中，所述短路枝节的长度方向与所述平行三线的长度方向一致。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案二为：五阶小型化宽通带滤波器，包括线路板，所述线路板上设有上述拓扑结构。
本实用新型的有益效果在于：本拓扑结构结构简单新颖，可用来设计五阶宽通带滤波器，基于该拓扑结构的五阶宽通带滤波器具有设计参数少、设计过程简单、整体尺寸小等众多优势。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一的拓扑结构的结构框图；
图2为本实用新型实施例一的五阶小型化宽通带滤波器的线路布局版图；
图3为仿真实例的五阶小型化宽通带滤波器的S参数图。
附图标号说明：
1、平行三线；
2、微带线；
3、短路枝节；
4、输入端；
5、输出端。
具体实施方式
本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“和/或”为例，包括方案，或方案，或和同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
请参照图1至图3，本实用新型的实施例一为：如图1所示，一种拓扑结构，包括两个平行三线1、两个微带线2和四个短路枝节3；一所述平行三线1的一端为输入端4，另一端分别连接另一所述平行三线1及两个所述微带线2，另一所述平行三线1远离所述输入端4的一端为输出端5；每个所述微带线2远离所述平行三线1的一端分别连接有两个所述短路枝节3；所述拓扑结构既为左右对称结构，又为上下对称结构。
结合图1和图2，具体来说，所述平行三线1由三个平行且等间距的传输线组成，一所述平行三线1中的两个传输线连接所述输入端，另外一个传输线连接另一所述平行三线1中的一传输线，另一所述平行三线1中的其余两个所述传输线连接所述输出端5；平行三线1中三个所述传输线的宽度相等，相邻两个所述传输线之间的空隙间距相同。两个所述平行三线1关于所述微带线2左右对称。
所述微带线2的长度方向与所述平行三线1的长度方向垂直；所述短路枝节3的长度方向与所述平行三线1的长度方向一致。
两个所述微带线2的长度相等、宽度相同；各所述短路枝节3的长度相等、宽度相同。
所述平行三线1的电长度为0.25λ，λ为基于该拓扑结构的五阶小型化宽通带滤波器的中心频率处的对应波长。
所述微带线2的电长度与所述短路枝节3的电长度之和为0.25λ。
所述平行三线1具有第一特征阻抗Zoo和第二特征阻抗Zoe；所述微带线2的特征阻抗为Z1，所述短路枝节3的特征阻抗为2Z1，也就是说，所述短路枝节3的特征阻抗为所述微带线2的特征阻抗的两倍。
当适当调大参数Zoo、Zoe、Z1的值时，可以在带内反射系数无恶化的情况下调大带宽；当适当调小参数Zoo、Zoe的值并增大参数Z1的值时，可以在保证带宽不变的情况下优化带内反射系数。
本实施例还提供一种五阶小型化宽通带滤波器，包括线路板，所述线路板上设有上述拓扑结构。
仿真实例
获取线路板，所述线路板的长度为32.0mm，宽度为3.7mm，厚度为0.813mm，介电常数为3.38，介电损耗为0.0022；
线路板上设有微带结构，所述微带结构为上述拓扑结构，其线路布局版图如图2所示；
单个平行三线的整体物理长度记为lp，lp＝10.6mm；
平行三线中单个传输线的物理宽度记为wp，wp＝0.2mm；
平行三线中相邻的两个传输线之间的空隙间距记为sp，sp＝0.15mm；
两个微带线的物理长度之和记为l1，l1＝2.7mm；
微带线的物理宽度记为w1，w1＝0.2mm；
两个短路枝节的物理长度之和记为l2，l2＝20.0mm；
短路枝节的物理宽度记为w2，w2＝0.1mm；
需要说明的是，在仿真实例中，l1与l2之和大于lp的两倍的原因在于：在拓扑结构的原理图中，谐振器之间是通过连接点进行点连接的；而在布局版图中，谐振器是通过带有一定宽度的传输线面连接的。点和面的差异，这是导致拓扑结构的理论值和实际版图设计数值差异的地方之一。此外，拓扑结构中各个谐振器是相互独立且处在不同空间的，不存在耦合现象；而在版图布局的时候，所有的谐振器都处在一个空间，会存在耦合问题。存不存在耦合，是导致拓扑结构的理论值和实际版图设计数值差异的地方之二。
一般来说，在拓扑结构中规定相等的电长度，在实际版图中对应的物理长度都会存在一个小差异才能保证滤波器最优的仿真结果。严格使用拓扑结构中的相等关系虽然可以实现基于拓扑结构的滤波器的基本性能，但往往不是最优的滤波性能。一般情况下，当滤波器工作频率越低，实际版图中的尺寸参数就会和拓扑结构预测的值相差就会越小。
图3为仿真实例的五阶小型化宽通带滤波器的S参数图；从图3可以看出，五阶小型化宽通带滤波器的反射系数优于-10dB的通带范围为2.576GHz到6.378GHz，中心频率为4.477GHz，绝对带宽为3.802GHz，相对带宽为84.9％，带内最大损耗为0.62dB。此外，通带内有五个传输极点，分别位于2.782GHz、3.563GHz、5.181GHz、5.554GHz、6.602GHz。这五个传输极点不仅确保了带内***损耗的平坦性，也直接验证了基于该拓扑接收设计的滤波器为五阶宽通带滤波器。通带外有四个传输零点，分别位于0、0.462GHz、8.686GHz、10.442GHz。这四个传输零点不仅保证了宽通带滤波器的高选择性，也确保了阻带的高隔离特性。
上述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种拓扑结构，其特征在于：包括两个平行三线、两个微带线和四个短路枝节；一所述平行三线的一端为输入端，另一端分别连接另一所述平行三线及两个所述微带线，另一所述平行三线远离所述输入端的一端为输出端；每个所述微带线远离所述平行三线的一端分别连接有两个所述短路枝节；所述拓扑结构既为左右对称结构，又为上下对称结构。
2.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：所述短路枝节的特征阻抗为所述微带线的特征阻抗的两倍。
3.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：所述平行三线的电长度为0.25λ，λ为基于该拓扑结构的五阶小型化宽通带滤波器的中心频率处的对应波长。
4.根据权利要求3所述的拓扑结构，其特征在于：所述微带线的电长度与所述短路枝节的电长度之和为0.25λ。
5.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：两个所述微带线的长度相等、宽度相同。
6.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：所述微带线的长度方向与所述平行三线的长度方向垂直。
7.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：各所述短路枝节的长度相等、宽度相同。
8.根据权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于：所述短路枝节的长度方向与所述平行三线的长度方向一致。
9.五阶小型化宽通带滤波器，其特征在于：包括线路板，所述线路板上设有权利要求1-8中任意一项所述的拓扑结构。
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