基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器的制造方法
基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波无源器件技术领域，特别是一种基于交叉型多模谐振器的宽带平衡带通滤波器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着模块结构单元(Modular Building Block, MBB)和单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)的发展，低成本、高度集成、小型化是已经成为现代无线通信系统集成设计中非常重要的考虑因素。平衡滤波器是一个独立的微波无源器件，相比于单端口滤波器，拥有着更高的环境噪声免疫力，更好的动态范围，更低的电场干扰。因此在构建现代高速无线通信系统中扮演着极其重要的作用。它在功能上实现了射频电路中通带范围内差模信号传输，共模信号抑制。
[0003]高性能的平衡滤波器不仅能够有效减小系统的尺寸，而且能够简化系统设计的复杂度，从而进一步实现无线通信系统的低成本、高性能、小型化设计。
[0004]2010 年，Jin Shi 和 Quan Xue 在 IEEE Transact1n.Microwave TheoryTechnique 期刊(vol.58，n0.4, pp.970-977，2010)上发表“Balanced BandpassFilters Using Center-Loaded Half-ffavelength Resonators，，，提出通过使用中心加载的二分之一波长谐振器来实现平衡滤波器的设计方法。这种设计方法虽然设计理论较为简单，但是由于该结构需要加载集总元件，使得结构加工复杂，误差增大。从外所设计的平衡滤波器的带宽较窄，3dB相对带宽只有8.92%。
[0005]2012 年，Wenjie Feng 和 Wenquan Che 在 IEEE Transact1n.MicrowaveTheory Technique 期刊(vol.60，n0.6, pp.1560-1568，2012)上发表“Novel WidebandDifferential Bandpass Filters Based on T-Sharped Structure，，，提出基于 T 型结构来实现信号的平衡输出以及双模的带通特性，这种设计方法虽然结构较为简单，但是共模抑制效果仅达到了 14.5 dB,且差模带外抑制较差。
[0006]2013 年，Paris Velez, Jordi Naqui, A.Fernandez-Prieto, MiguelDuran-Sindreu, Jordi Bonache, Jesiis Martel， Francisco Medina, Ferran Martin 在IEEE Microwave And Wireless Components Letters 期干丨J (vol.23，n0.1, pp.22-24,2013)上发表“Differential Bandpass Filter With Common-Mode Suppress1n Based onOpen Split Ring Resonators and Open Complementary Split Ring Resonators，，，提出结合使用开路环和辅助开路环来设计平衡滤波器的方法。虽然这种设计不需要接地孔，结构相对简单。但共模抑制仅局限在相应的差模频带内，共模和差模的带外抑制均很差，且插入损耗大。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是利用交叉型多模谐振器的谐振机理和主传输线的电场分布特性来提供一种具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性、等性能的平衡带通滤波器。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器、第二交叉型多模谐振器、介质基板、金属接地板。第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器均为对称面枝节加载的多模谐振器；其中输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器位于介质基板的上表面，金属接地板位于介质基板的下表面；输入端口馈线包括第一输入端口 50欧姆微带线导带、第一输入端口四分之一波长主传输线、第二输入端口 50欧姆微带线导带、第二输入端口四分之一波长主传输线，第一输出端口馈线包括第一输出端口 50欧姆微带线导带和第一输出端口四分之一波长耦合线，第二输出端口馈线包括第二输出端口 50欧姆微带线导带和第二输出端口四分之一波长耦合线，第一交叉型多模谐振器包含第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器、第一对称面枝节加载单元，第二对称面枝节加载单元，第二交叉型多模谐振器包含第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器、第三对称面枝节加载单元、第四对称面枝节加载短单元。
[0009]所述的第一输入端口四分之一波长主传输线与第一交叉型多模谐振器的第二四分之一波长谐振器平行耦合，第二输入端口四分之一波长主传输线与第二交叉型多模谐振器的第四四分之一波长谐振器平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线和第一交叉型多模谐振器的第一四分之一波长谐振器平行耦合；第二输出端口四分之一波长耦合线与第二交叉型多模谐振器的第三四分之一波长谐振器平行耦合。
[0010]所述的第一输入端口 50欧姆微带线导带和第二输入端口 50欧姆微带线导带尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线和第二输入端口四分之一波长主传输线尺寸相同；第一输出端口馈线和第二输出端口输出端馈线的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。
[0011]所述第一交叉型多模谐振器的第一四分之一波长谐振器和第二四分之一波长谐振器相互连接，第一对称面枝节加载单元分别与第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器相互垂直分布，第二对称面枝节加载短路单元分别与第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器相互垂直分布；第二交叉型多模谐振器的第三四分之一波长谐振器和第四四分之一波长谐振器相互连接，第三对称面枝节加载单元分别与第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器相互垂直分布，第四对称面枝节加载单元分别与第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器相互垂直分布。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点为:(I)结构简单，可在单片PCB板上实现，便于加工集成，生产成本低；(2)很宽阻带、宽通带、良好差模传输、高共模抑制；(3)选择性好、插入损耗小等特性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器立体结构示意图。
[0014]图2是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器俯视结构示意图。
[0015]图3是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器实施例1的结构尺寸示意图。
[0016]图4是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器实施例1的S参数仿真图，即在差模信号输入情况下的插入损耗Sdd21和回波损耗S ddll，共模信号输入情况下的插入损耗Scx2P
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0018]结合图1~2，本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括输入端口馈线1、第一输出端口馈线2、第二输出端口馈线3、第一交叉型多模谐振器4、第二交叉型多模谐振器5、介质基板6、金属接地板7。第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5均为对称面枝节加载的多模谐振器；其中输入端口馈线1、第一输出端口馈线2、第二输出端口馈线3、第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5位于介质基板6的上表面，金属接地板7位于介质基板6的下表面；输入端口馈线I包括第一输入端口 50欧姆微带线导带11、第一输入端口四分之一波长主传输线12、第二输入端口 50欧姆微带线导带13、第二输入端口四分之一波长主传输线14，第一输出端口馈线2包括第一输出端口 50欧姆微带线导带21和第一输出端口四分之一波长耦合线22，第二输出端口馈线3包括第二输出端口 50欧姆微带线导带31和第二输出端口四分之一波长耦合线32，第一交叉型多模谐振器4包含第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42、第一对称面枝节加载单元43，第二对称面枝节加载单元44，第二交叉型多模谐振器5包含第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52、第三对称面枝节加载单元53、第四对称面枝节加载单元54。
[0019]所述的第一输入端口四分之一波长主传输线12与第一交叉型多模谐振器4 的第二四分之一波长谐振器42平行耦合；第二输入端口四分之一波长主传输线14与第二交叉型多模谐振器5的第四四分之一波长谐振器52平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线22和第一交叉型多模谐振器4的第一四分之一波长谐振器41平行親合；第二输出端口四分之一波长耦合线32与第二交叉型多模谐振器5的第三四分之一波长谐振器51平行耦入口 ο
[0020]所述第一输入端口 50欧姆微带线导带11和第二输入端口 50欧姆微带线导带13尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线12和第二输入端口四分之一波长主传输线14尺寸相同；第一输出端口馈线2和第二输出端口输出端馈线3的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。
[0021]所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一交叉型多模谐振器4的第一四分之一波长谐振器41和第二四分之一波长谐振器42相互连接，第一对称面枝节加载单元43分别与第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42相互垂直分布，第二对称面枝节加载单元44分别与第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42相互垂直分布；第二交叉型多模谐振器5的第三四分之一波长谐振器51和第四四分之一波长谐振器52相互连接，第三对称面枝节加载单元53分别与第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52相互垂直分布，第四对称面枝节加载短路单元53分别与第四四分之一波长谐振器52、第四四分之一波长谐振器51相互垂直分布O
[0022]本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其中第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5的第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42、第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52的长度和宽度决定了差模信号的中心频率位置，调节第一对称面枝节加载单元(43)、第二对称面枝节加载单元44、第三对称面枝节加载单元53、第四对称面枝节加载单元54可改变差模信号的通带带宽，第一输入端口主传输线12、第二输入端口主传输线14和与其平行親合的第一四分之一波长谐振器41、第四四分之一波长谐振器52的间距对其耦合的强度影响较大，间距越小耦合强度越大，两个输出端口的幅度和相位吻合度越高。
[0023]本发明基于多模谐振器的三模平衡带通滤波器，在制造上通过印制电路板制造工艺对电路基板正面及背面的金属面进行加工腐蚀从而形成所需的金属图案。
[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0025]基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器的结构如图1所示，俯视图如图2所示，有关尺寸规格如图3所示。所采用的介质基板7相对介电常数为3.55，厚度为
0.508mm，损耗角正切为0.0035。第一输入端口 50欧姆微带线导带11，第二输入端口 50欧姆微带线导带13，第一输出端口 50欧姆微带线导带，第二输出端口 50欧姆微带线导带，其宽度均为Wl=L 2mm。结合图3，平衡滤波器的各尺寸参数如下:W2=2.3mm，W3=l.4mm，W4=0.6mm，W5=l.3mm，W6=0.6mm，W7=2.5mm，Ll=6mm，L2=32.6mm，L3=17.2mm，L4=18.15mm，L5=0.7mm，L6=15.7mm, g=0.2mm。三模谐振器对称面枝节加载短路单元金属通孔半径0.3mm,距离底边0.1mm。平衡滤波器不包括50欧姆微带线导带的总面积为25.5X33.9mm2，对应的导波长尺寸为0.34 λ gX0.45 λ g，其中Ag为通带中心频率对应的导波波长。
[0026]本实例平衡滤波器是在电磁仿真软件HFSS.13中建模仿真的。图4是本实例中平衡滤波器的S参数仿真图，从图中可以看出，该平衡滤波器在差模信号下通带中心频率为2.35 GHz, 3 dB相对带宽为15.8%，通带内最大插损0.5 dB，回波损耗低于12 dB，且共模抑制高于23.6 dB,上边带带外抑制好于25 dB直到7 GHz,展示了非常宽的带外抑制，邻近通带的右侧有一个传输零点使得该实例平衡滤波器具有很好的选择性。
[0027]综上所述，本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，结合多模谐振器和主传输线的场分布特性实现了一种具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性，该平衡滤波器非常适用于现代无线通信系统。
【主权项】
1.一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:包括介质基板(6)、设置于介质基板(6)上表面的输入端口馈线(1)、第一输出端口馈线(2)、第二输出端口馈线(3)、第一交叉型多模谐振器(4)、第二交叉型多模谐振器(5)和位于介质基板(6)下表面的金属接地板(7);第一交叉型多模谐振器(4)和第二交叉型多模谐振器(5)分别位于输入端口馈线(I)的两侧，且均为对称面枝节加载的多模谐振器。2.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述输入端口馈线(I)包括第一输入端口 50欧姆微带线导带(11 )、第一输入端口四分之一波长主传输线(12)、第二输入端口 50欧姆微带线导带(13)、第二输入端口四分之一波长主传输线(14)，第一输出端口馈线(2)包括第一输出端口 50欧姆微带线导带(21)和第一输出端口四分之一波长耦合线(22)，第二输出端口馈线(3)包括第二输出端口 50欧姆微带线导带(31)和第二输出端口四分之一波长耦合线(32)，第一交叉型多模谐振器(4)包含第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)、第一对称面枝节加载单元(43)，第二对称面枝节加载单元(44)，第二交叉型多模谐振器(5)包含第三四分之一波长谐振器(51)、第四分之一波长谐振器(52)、第三对称面枝节加载单元(53)、第四对称面枝节加载单元(54)。3.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一输入端口四分之一波长主传输线(12)与第一交叉型多模谐振器(4)的第二四分之一波长谐振器(42)平行耦合；第二输入端口四分之一波长主传输线(14)与第二交叉型多模谐振器(5)的第四四分之一波长谐振器(52)平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线(22)和第一交叉型多模谐振器(4)的第一四分之一波长谐振器(41)平行耦合；第二输出端口四分之一波长耦合线(32)与第二交叉型多模谐振器(5)的第三四分之一波长谐振器(51)平行耦合。4.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一输入端口 50欧姆微带线导带(11)和第二输入端口 50欧姆微带线导带(13)尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线(12)和第二输入端口四分之一波长主传输线(14)尺寸相同；第一输出端口馈线(2)和第二输出端口输出端馈线(3)的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器(4)和第二交叉型多模谐振器(5)均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。5.根据权利要求2或3所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一四分之一波长谐振器(41)和第二四分之一波长谐振器(42)相互连接，第一对称面枝节加载单元(43)分别与第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)相互垂直分布，第二对称面枝节加载单元(44)分别与第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)相互垂直分布；第三四分之一波长谐振器(51)和第四四分之一波长谐振器(52)相互连接，第三对称面枝节加载开路单元(53)分别与第三四分之一波长谐振器(51)、第四四分之一波长谐振器(52)相互垂直分布，第四对称面枝节加载短路单元(53)分别与第三四分之一波长谐振器(51)、第四四分之一波长谐振器(52)相互垂直分布。
【专利摘要】本发明公开了一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括介质基板、设置于介质基板上表面的输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器、第二交叉型多模谐振器和位于介质基板下表面的金属接地板；第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器分别位于输入端口馈线的两侧，且均为对称面枝节加载的多模谐振器。本发明宽带平衡带通滤波器具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性，非常适用于现代无线通信系统。
【IPC分类】H01P1/203
【公开号】CN104900949
【申请号】CN201510307244
【发明人】张刚, 蔡传涛, 王雪道, 王建朋
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
【技术领域】
[0001]本发明涉及微波无源器件技术领域，特别是一种基于交叉型多模谐振器的宽带平衡带通滤波器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着模块结构单元(Modular Building Block, MBB)和单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit, MMIC)的发展，低成本、高度集成、小型化是已经成为现代无线通信系统集成设计中非常重要的考虑因素。平衡滤波器是一个独立的微波无源器件，相比于单端口滤波器，拥有着更高的环境噪声免疫力，更好的动态范围，更低的电场干扰。因此在构建现代高速无线通信系统中扮演着极其重要的作用。它在功能上实现了射频电路中通带范围内差模信号传输，共模信号抑制。
[0003]高性能的平衡滤波器不仅能够有效减小系统的尺寸，而且能够简化系统设计的复杂度，从而进一步实现无线通信系统的低成本、高性能、小型化设计。
[0004]2010 年，Jin Shi 和 Quan Xue 在 IEEE Transact1n.Microwave TheoryTechnique 期刊(vol.58，n0.4, pp.970-977，2010)上发表“Balanced BandpassFilters Using Center-Loaded Half-ffavelength Resonators，，，提出通过使用中心加载的二分之一波长谐振器来实现平衡滤波器的设计方法。这种设计方法虽然设计理论较为简单，但是由于该结构需要加载集总元件，使得结构加工复杂，误差增大。从外所设计的平衡滤波器的带宽较窄，3dB相对带宽只有8.92%。
[0005]2012 年，Wenjie Feng 和 Wenquan Che 在 IEEE Transact1n.MicrowaveTheory Technique 期刊(vol.60，n0.6, pp.1560-1568，2012)上发表“Novel WidebandDifferential Bandpass Filters Based on T-Sharped Structure，，，提出基于 T 型结构来实现信号的平衡输出以及双模的带通特性，这种设计方法虽然结构较为简单，但是共模抑制效果仅达到了 14.5 dB,且差模带外抑制较差。
[0006]2013 年，Paris Velez, Jordi Naqui, A.Fernandez-Prieto, MiguelDuran-Sindreu, Jordi Bonache, Jesiis Martel， Francisco Medina, Ferran Martin 在IEEE Microwave And Wireless Components Letters 期干丨J (vol.23，n0.1, pp.22-24,2013)上发表“Differential Bandpass Filter With Common-Mode Suppress1n Based onOpen Split Ring Resonators and Open Complementary Split Ring Resonators，，，提出结合使用开路环和辅助开路环来设计平衡滤波器的方法。虽然这种设计不需要接地孔，结构相对简单。但共模抑制仅局限在相应的差模频带内，共模和差模的带外抑制均很差，且插入损耗大。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是利用交叉型多模谐振器的谐振机理和主传输线的电场分布特性来提供一种具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性、等性能的平衡带通滤波器。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案为:一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器、第二交叉型多模谐振器、介质基板、金属接地板。第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器均为对称面枝节加载的多模谐振器；其中输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器位于介质基板的上表面，金属接地板位于介质基板的下表面；输入端口馈线包括第一输入端口 50欧姆微带线导带、第一输入端口四分之一波长主传输线、第二输入端口 50欧姆微带线导带、第二输入端口四分之一波长主传输线，第一输出端口馈线包括第一输出端口 50欧姆微带线导带和第一输出端口四分之一波长耦合线，第二输出端口馈线包括第二输出端口 50欧姆微带线导带和第二输出端口四分之一波长耦合线，第一交叉型多模谐振器包含第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器、第一对称面枝节加载单元，第二对称面枝节加载单元，第二交叉型多模谐振器包含第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器、第三对称面枝节加载单元、第四对称面枝节加载短单元。
[0009]所述的第一输入端口四分之一波长主传输线与第一交叉型多模谐振器的第二四分之一波长谐振器平行耦合，第二输入端口四分之一波长主传输线与第二交叉型多模谐振器的第四四分之一波长谐振器平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线和第一交叉型多模谐振器的第一四分之一波长谐振器平行耦合；第二输出端口四分之一波长耦合线与第二交叉型多模谐振器的第三四分之一波长谐振器平行耦合。
[0010]所述的第一输入端口 50欧姆微带线导带和第二输入端口 50欧姆微带线导带尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线和第二输入端口四分之一波长主传输线尺寸相同；第一输出端口馈线和第二输出端口输出端馈线的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。
[0011]所述第一交叉型多模谐振器的第一四分之一波长谐振器和第二四分之一波长谐振器相互连接，第一对称面枝节加载单元分别与第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器相互垂直分布，第二对称面枝节加载短路单元分别与第一四分之一波长谐振器、第二四分之一波长谐振器相互垂直分布；第二交叉型多模谐振器的第三四分之一波长谐振器和第四四分之一波长谐振器相互连接，第三对称面枝节加载单元分别与第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器相互垂直分布，第四对称面枝节加载单元分别与第三四分之一波长谐振器、第四四分之一波长谐振器相互垂直分布。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点为:(I)结构简单，可在单片PCB板上实现，便于加工集成，生产成本低；(2)很宽阻带、宽通带、良好差模传输、高共模抑制；(3)选择性好、插入损耗小等特性。
【附图说明】
[0013]图1是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器立体结构示意图。
[0014]图2是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器俯视结构示意图。
[0015]图3是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器实施例1的结构尺寸示意图。
[0016]图4是本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器实施例1的S参数仿真图，即在差模信号输入情况下的插入损耗Sdd21和回波损耗S ddll，共模信号输入情况下的插入损耗Scx2P
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0018]结合图1~2，本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括输入端口馈线1、第一输出端口馈线2、第二输出端口馈线3、第一交叉型多模谐振器4、第二交叉型多模谐振器5、介质基板6、金属接地板7。第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5均为对称面枝节加载的多模谐振器；其中输入端口馈线1、第一输出端口馈线2、第二输出端口馈线3、第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5位于介质基板6的上表面，金属接地板7位于介质基板6的下表面；输入端口馈线I包括第一输入端口 50欧姆微带线导带11、第一输入端口四分之一波长主传输线12、第二输入端口 50欧姆微带线导带13、第二输入端口四分之一波长主传输线14，第一输出端口馈线2包括第一输出端口 50欧姆微带线导带21和第一输出端口四分之一波长耦合线22，第二输出端口馈线3包括第二输出端口 50欧姆微带线导带31和第二输出端口四分之一波长耦合线32，第一交叉型多模谐振器4包含第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42、第一对称面枝节加载单元43，第二对称面枝节加载单元44，第二交叉型多模谐振器5包含第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52、第三对称面枝节加载单元53、第四对称面枝节加载单元54。
[0019]所述的第一输入端口四分之一波长主传输线12与第一交叉型多模谐振器4 的第二四分之一波长谐振器42平行耦合；第二输入端口四分之一波长主传输线14与第二交叉型多模谐振器5的第四四分之一波长谐振器52平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线22和第一交叉型多模谐振器4的第一四分之一波长谐振器41平行親合；第二输出端口四分之一波长耦合线32与第二交叉型多模谐振器5的第三四分之一波长谐振器51平行耦入口 ο
[0020]所述第一输入端口 50欧姆微带线导带11和第二输入端口 50欧姆微带线导带13尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线12和第二输入端口四分之一波长主传输线14尺寸相同；第一输出端口馈线2和第二输出端口输出端馈线3的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。
[0021]所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一交叉型多模谐振器4的第一四分之一波长谐振器41和第二四分之一波长谐振器42相互连接，第一对称面枝节加载单元43分别与第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42相互垂直分布，第二对称面枝节加载单元44分别与第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42相互垂直分布；第二交叉型多模谐振器5的第三四分之一波长谐振器51和第四四分之一波长谐振器52相互连接，第三对称面枝节加载单元53分别与第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52相互垂直分布，第四对称面枝节加载短路单元53分别与第四四分之一波长谐振器52、第四四分之一波长谐振器51相互垂直分布O
[0022]本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其中第一交叉型多模谐振器4和第二交叉型多模谐振器5的第一四分之一波长谐振器41、第二四分之一波长谐振器42、第三四分之一波长谐振器51、第四四分之一波长谐振器52的长度和宽度决定了差模信号的中心频率位置，调节第一对称面枝节加载单元(43)、第二对称面枝节加载单元44、第三对称面枝节加载单元53、第四对称面枝节加载单元54可改变差模信号的通带带宽，第一输入端口主传输线12、第二输入端口主传输线14和与其平行親合的第一四分之一波长谐振器41、第四四分之一波长谐振器52的间距对其耦合的强度影响较大，间距越小耦合强度越大，两个输出端口的幅度和相位吻合度越高。
[0023]本发明基于多模谐振器的三模平衡带通滤波器，在制造上通过印制电路板制造工艺对电路基板正面及背面的金属面进行加工腐蚀从而形成所需的金属图案。
[0024]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0025]基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器的结构如图1所示，俯视图如图2所示，有关尺寸规格如图3所示。所采用的介质基板7相对介电常数为3.55，厚度为
0.508mm，损耗角正切为0.0035。第一输入端口 50欧姆微带线导带11，第二输入端口 50欧姆微带线导带13，第一输出端口 50欧姆微带线导带，第二输出端口 50欧姆微带线导带，其宽度均为Wl=L 2mm。结合图3，平衡滤波器的各尺寸参数如下:W2=2.3mm，W3=l.4mm，W4=0.6mm，W5=l.3mm，W6=0.6mm，W7=2.5mm，Ll=6mm，L2=32.6mm，L3=17.2mm，L4=18.15mm，L5=0.7mm，L6=15.7mm, g=0.2mm。三模谐振器对称面枝节加载短路单元金属通孔半径0.3mm,距离底边0.1mm。平衡滤波器不包括50欧姆微带线导带的总面积为25.5X33.9mm2，对应的导波长尺寸为0.34 λ gX0.45 λ g，其中Ag为通带中心频率对应的导波波长。
[0026]本实例平衡滤波器是在电磁仿真软件HFSS.13中建模仿真的。图4是本实例中平衡滤波器的S参数仿真图，从图中可以看出，该平衡滤波器在差模信号下通带中心频率为2.35 GHz, 3 dB相对带宽为15.8%，通带内最大插损0.5 dB，回波损耗低于12 dB，且共模抑制高于23.6 dB,上边带带外抑制好于25 dB直到7 GHz,展示了非常宽的带外抑制，邻近通带的右侧有一个传输零点使得该实例平衡滤波器具有很好的选择性。
[0027]综上所述，本发明基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，结合多模谐振器和主传输线的场分布特性实现了一种具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性，该平衡滤波器非常适用于现代无线通信系统。
【主权项】
1.一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:包括介质基板(6)、设置于介质基板(6)上表面的输入端口馈线(1)、第一输出端口馈线(2)、第二输出端口馈线(3)、第一交叉型多模谐振器(4)、第二交叉型多模谐振器(5)和位于介质基板(6)下表面的金属接地板(7);第一交叉型多模谐振器(4)和第二交叉型多模谐振器(5)分别位于输入端口馈线(I)的两侧，且均为对称面枝节加载的多模谐振器。2.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述输入端口馈线(I)包括第一输入端口 50欧姆微带线导带(11 )、第一输入端口四分之一波长主传输线(12)、第二输入端口 50欧姆微带线导带(13)、第二输入端口四分之一波长主传输线(14)，第一输出端口馈线(2)包括第一输出端口 50欧姆微带线导带(21)和第一输出端口四分之一波长耦合线(22)，第二输出端口馈线(3)包括第二输出端口 50欧姆微带线导带(31)和第二输出端口四分之一波长耦合线(32)，第一交叉型多模谐振器(4)包含第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)、第一对称面枝节加载单元(43)，第二对称面枝节加载单元(44)，第二交叉型多模谐振器(5)包含第三四分之一波长谐振器(51)、第四分之一波长谐振器(52)、第三对称面枝节加载单元(53)、第四对称面枝节加载单元(54)。3.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一输入端口四分之一波长主传输线(12)与第一交叉型多模谐振器(4)的第二四分之一波长谐振器(42)平行耦合；第二输入端口四分之一波长主传输线(14)与第二交叉型多模谐振器(5)的第四四分之一波长谐振器(52)平行耦合；第一输出端口四分之一波长耦合线(22)和第一交叉型多模谐振器(4)的第一四分之一波长谐振器(41)平行耦合；第二输出端口四分之一波长耦合线(32)与第二交叉型多模谐振器(5)的第三四分之一波长谐振器(51)平行耦合。4.根据权利要求1所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一输入端口 50欧姆微带线导带(11)和第二输入端口 50欧姆微带线导带(13)尺寸相同；第一输入端口四分之一波长主传输线(12)和第二输入端口四分之一波长主传输线(14)尺寸相同；第一输出端口馈线(2)和第二输出端口输出端馈线(3)的结构尺寸相同，第一交叉型多模谐振器(4)和第二交叉型多模谐振器(5)均为结构尺寸相同的对称面枝节加载多模谐振器。5.根据权利要求2或3所述的基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，其特征在于:所述第一四分之一波长谐振器(41)和第二四分之一波长谐振器(42)相互连接，第一对称面枝节加载单元(43)分别与第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)相互垂直分布，第二对称面枝节加载单元(44)分别与第一四分之一波长谐振器(41)、第二四分之一波长谐振器(42)相互垂直分布；第三四分之一波长谐振器(51)和第四四分之一波长谐振器(52)相互连接，第三对称面枝节加载开路单元(53)分别与第三四分之一波长谐振器(51)、第四四分之一波长谐振器(52)相互垂直分布，第四对称面枝节加载短路单元(53)分别与第三四分之一波长谐振器(51)、第四四分之一波长谐振器(52)相互垂直分布。
【专利摘要】本发明公开了一种基于交叉型多模谐振器的宽带三模平衡带通滤波器，包括介质基板、设置于介质基板上表面的输入端口馈线、第一输出端口馈线、第二输出端口馈线、第一交叉型多模谐振器、第二交叉型多模谐振器和位于介质基板下表面的金属接地板；第一交叉型多模谐振器和第二交叉型多模谐振器分别位于输入端口馈线的两侧，且均为对称面枝节加载的多模谐振器。本发明宽带平衡带通滤波器具有宽阻带、小型化、高共模抑制、高选择性、低损耗等特性，非常适用于现代无线通信系统。
【IPC分类】H01P1/203
【公开号】CN104900949
【申请号】CN201510307244
【发明人】张刚, 蔡传涛, 王雪道, 王建朋
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月5日
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