一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器，特别涉及一种可产生带外零点的馈电结构。

背景技术

通信系统需要在屏蔽噪声的同时获得有用信号，因而大量用到滤波电路。滤波通带的带外传输零点有利于提高通带的选择性，因此如何方便快捷的产生带外零点是学术界和产业界研究的一个重要指标。

对于腔体滤波电路而言，为了在幅频响应中产生零点，往往需要增加额外的谐振腔或者增加额外的耦合探针，最终导致设计和加工成本的显著增加，甚至是电路体积的增大。这与未来通信系统低成本、小型化的发展趋势相违背。

双通带滤波器是实现滤波器低成本和小型化的一个研究方向，常用于天线系统中两路并行信号的处理，在提高传输效率的同时，所需的滤波器个数可以减少一半。

申请人于2017年8月24日向国知局提交了专利申请CN201710736587.6，涉及一种基于小型化双模介质谐振器的双通带差分滤波器，将横截面呈正方形的矩形介质谐振器切角后直接放置在金属腔体的底部，与传统的双模介质谐振器相比，其尺寸可以减少一半并且主模的电磁场分布不会发生改变。由于每组差分激励结构的对称面与另一组差分激励结构的对称面平行，这种结构使得两个差模通带之间有一个传输零点产生，提高了两个通带之间的隔离度，然而该结构无法在带外产生更多传输零点。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述现有技术中的不足，本发明提出一种可产生带外零点的双模双通带介质滤波器，有利于提高通带的选择性。

为了实现本发明目的，本发明提供的可产生带外零点的双模双通带介质滤波器，包含金属腔体、位于金属腔体内的级联的第一双模介质谐振器和第二双模介质谐振器、以及固定在金属腔体底壁上分别与所述第一、第二双模介质谐振器一一对应的第一激励结构和第二激励结构，所述第一激励结构为直线型馈线，其特征在于：所述第二激励结构为折线形馈线，该折线形馈线包含自下而上依次相连的位于介质谐振器斜45°平面内的竖直的第一馈线、水平的第二馈线和竖直的第三馈线，所述第三馈线靠近第二双模介质谐振器设置。

此外，本发明还提供了上述可产生带外零点的双模双通带介质滤波器的设计方法，包含如下步骤：

步骤1、根据滤波器两个通带所需的性能指标计算各自对应的低通原型集总参数，在此基础上分别计算构建第一通带（由模式A产生）和第二通带（由模式B产生）所需的端口外部品质因数（

步骤2、建立权利要求1所述双模双通带介质滤波器的介质腔体模型，调节金属腔体中部的缝隙，使两个双模介质谐振器之间的耦合量满足步骤1中计算得到的耦合系数。

步骤3、在第一双模介质谐振器内加载第一激励结构，根据步骤1中计算得到的第一通带和第二通带所需的端口外部品质因数，确定第一激励结构的设计参数，包括馈线长度和馈电位置。

步骤4、加载第二激励结构，通过调整第二激励结构中第一馈线的长度以及第一馈线到第二双模介质谐振器之间的距离，以调节第一激励结构与第二激励结构之间的交叉耦合量，从而确定带外传输零点的位置。

步骤5、通过调整第二激励结构中第三馈线的长度和第三馈线到第二双模介质谐振器之间的距离，以调节第二激励结构与第二双模介质谐振器之间的主耦合量，使其满足输出端所需的外部品质因数，即步骤1中计算得到的

进一步的，首先将第二激励结构设置于第二双模介质谐振器的对角线所在竖直平面内，调节第一馈线和第三馈线的长度和它们分别到第二双模介质谐振器的垂直距离，若外部品质因数达到设计要求，则完成本双模双通带介质滤波器的设计，否则调节馈线到介质谐振器未切角一侧的垂直距离，使外部品质因数达到设计要求。

本发明双模双通带介质滤波器的第二激励结构为折线形馈线，通过第二激励结构的第一馈线实现两激励结构之间的交叉耦合，以产生带外零点，有利于提高通带的选择性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明可产生带外零点的双模双通带介质滤波器的三维视图。

图2是本发明可产生带外零点的双模双通带介质滤波器的俯视图。

图3（a）是馈线长度为26mm时仿真提取的端口外部品质因数与馈线位置的关系曲线图。

图3（b）是馈线长度为28mm时仿真提取的端口外部品质因数与馈线位置的关系曲线图。

图4是本发明可产生带外零点的双模双通带介质滤波器的幅频响应曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明可产生带外零点的双模双通带介质滤波器，其包含一种折线探针来为双模介质谐振器馈电，便于同时获得所需的主耦合量和交叉耦合量，且结构简单、易于实现。如图1、图2所示，本实施例双模双通带介质滤波器包含金属腔体1、位于金属腔体内的级联的第一双模介质谐振器2和第二双模介质谐振器3。第一双模介质谐振器2与第二双模介质谐振器3通过金属腔体1中部的缝隙进行耦合。金属腔体1的底壁上还固定有分别与第一双模介质谐振器2、第二双模介质谐振器3一一对应的第一激励结构4和第二激励结构5。

其中，双模介质谐振器是通过横截面呈正方形的矩形介质谐振器在对角线位置设置用于分离正交简并模式的一对切角而得到，其底部与金属腔体的底面直接接触，该双模介质谐振器的顶部与金属腔体顶部间隔一定距离。

第一激励结构4为直线型馈线（长度为

第二激励结构5的第三馈线用于实现端口与第二双模介质谐振器3之间的主耦合。由于第二激励结构5的第一馈线更加靠近第一级谐振器（第一双模介质谐振器2），便于实现第一激励结构4与第二激励结构5之间的交叉耦合。第二馈线则用于连接第一馈线和第三馈线。主耦合量和交叉耦合量的大小可以分别调节第三馈线和第一馈线的长度以及馈线与该腔内介质谐振器之间的距离来独立控制。

本实施例双模双通带介质滤波器的设计方法，包含如下步骤：

步骤1、根据滤波器两个通带所需的性能指标计算各自对应的低通原型集总参数，在此基础上分别计算构建第一通带（模式A产生）和第二通带（模式B产生）所需的端口外部品质因数（

步骤2、建立上述双模双通带介质滤波器的介质腔体模型，调节金属腔体中部的缝隙，使两个双模介质谐振器之间的耦合量满足步骤1中计算得到的耦合系数。

步骤3、在第一双模介质谐振器内加载第一激励结构，根据步骤1中计算得到的第一通带和第二通带所需的端口外部品质因数，确定第一激励结构的设计参数，包括馈线长度和馈电位置。

步骤4、加载第二激励结构，通过调整第二激励结构中第一馈线的长度以及第一馈线到第二双模介质谐振器之间的距离，以调节第一激励结构与第二激励结构之间的交叉耦合量，从而确定带外传输零点的位置。

步骤5、通过调整第二激励结构中第三馈线的长度和第三馈线到第二双模介质谐振器之间的距离，以调节第二激励结构与第二双模介质谐振器之间的主耦合量，使其满足输出端所需的外部品质因数，即步骤1中计算得到的

一开始设计的时候，首先将第二激励结构5设置于第二双模介质谐振器3的对角线所在竖直平面内，即不调节参数

如图3（a）和图3（b）所示，分别为馈线长度等于26mm和28mm时，仿真提取的两个模式（模式A和模式B）对应的端口外部品质因数与馈线位置的关系曲线图。模式A和模式B的极化方向如图3（a）插图中的箭头所示。两个介质谐振器级联后，模式A构建第一通带，模式B构建第二通带。图中，

因此，根据图3曲线图得出结论：随着

本实施例可产生带外零点的双模双通带介质滤波器的器件参数如下：

金属腔体长83mm，宽度40mm，高度32mm，腔体中部的缝隙宽度为13mm；双模介质谐振器的边长D=25mm，高度为20mm，切角边长s=8mm；第一激励结构4的馈线长度为23mm，第一激励结构4的馈线到第一双模介质谐振器2的垂直距离为2.9mm；第二激励结构5的第一馈线、第二馈线和第三馈线的长度分别为8mm、10.5mm和18mm，第二激励结构5的第三馈线到第二双模介质谐振器3的垂直距离均为2.3mm。由于在上述各参数取值的基础上，当

如图4所示为本实施例双模双通带介质滤波器的幅频响应曲线图，从图中可知：双通带滤波响应中一共产生了3个传输零点，出现在频率低端（1.44GHz）和频率高端（1.74GHz）的两个传输零点是由本发明提出的折线形馈线结构产生的，而两个通带之间的传输零点（1.58GHz）是由于模式A和模式B对应的输出端感应电流等幅反相而产生的。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。