一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器

技术领域

本发明涉及一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，属于微波技术领域，可用于宽带接收和发射系统中。

背景技术

随着科技的日新月异，人们对无线通信的速度提出了更高的要求。由于无线通信的速度主要受无线通信系统的带宽影响，所以对于宽带无线通信系统的研究是十分重要的。宽带滤波器作为宽带无线通信系统的关键器件，其工作性能的优劣直接影响着通信系统整体的性能，其尺寸的大小也直接影响着通信系统的体积和成本。宽带滤波器的高性能主要表现在高选择性和宽阻带方面。目前频谱被划分的十分密集，为了让滤波器能更好的选择无线通信系统中需要的信号，就必须要提高滤波器的选择性；由于功率放大器在饱和输出时，会含有二次谐波，导致有用信号的失真，为了防止谐波对无线通信系统性能的影响，就必须要提高滤波器的阻带特性。但对于具有宽阻带特性的宽带滤波器是很难实现的。目前，设计具有宽阻带特性的宽带滤波器最简单的方法是级联带通滤波器和低通滤波器，但是此种方式会增加器件的整体尺寸和损耗；通过在具有阻带特性的谐振器之间添加强耦合，也可以实现具有宽阻带特性的宽带滤波器，但是传统的PCB工艺无法提供很紧密的强耦合，所以很难设计超过相对带宽100%的滤波器。如果使用其他高精度的工艺，又会增加加工成本。此外，由于产品的功能越来越多，在相同的空间内需要集成更多的器件，所以对器件的小型化和集成度也提出了要求。

CN104409816A超宽阻带抑制的平面带通滤波器，公开了一种超宽阻带抑制的平面带通滤波器，以印刷电路板的方式制作在双面履铜微带板上，该双面覆铜微带板的同一面上分别制作有用于输入和输出电磁波信号的输入端馈线头port1和输出端馈线头port2、第一端口馈线、第二端口馈线和至少三个微带谐振器，其中微带谐振器为半波长均匀阻抗谐振器。通过调整微带谐振器之间的耦合位置、微带谐振器与端口馈线之间的耦合位置，可以实现对平面带通滤波器寄生通带的抑制，极大提高了谐振器的带外特性，实现了超宽阻带抑制。但相对而言，结构仍比较复杂，仍然还是通过添加强耦合，实现宽阻带特性，并不能确信得到相对带宽超过100%的滤波器，结构和性能还需要优化。

发明内容

发明目的：提出一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，而且此滤波器也要具有低成本、高性能等特性。

技术方案：本发明的目的将通过以下技术方案得以实现。

一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，包括上层的金属传输线、第一电容和第二电容，中间层的微带介质板和金属化通孔，下层的接地金属板；所述的金属传输线包括一对输入输出馈线、一对对称的短路第一传输线、一对对称的第二传输线和一个容性加载支节组成的；所述短路第一传输线通过金属化通孔连接到接地金属板；容性加载支节位于整个结构的中间，分别通过第二传输线与输入输出馈线相连，第一传输线位于输入输出馈线与第二传输线的连接处。

优选的，所述容性加载支节是由第一耦合线和第二耦合线水平垂直排列，第一电容位于第一耦合线的上端，第二电容位于第二耦合线的上端；

优选的，所述第一耦合线和第二耦合线的中间分别刻蚀出第一缝隙和第二缝隙。

优选的，所述第一传输线的电长度为四分之一波长。

优选的，所述第二传输线的电长度为小于四分之一波长。

优选的，所述第一电容为交指电容，

优选的，所述第二电容为贴片电容。

有益效果：本发明与现有技术比较，具有以下显著技术效果：

一、本发明所提出一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，具有尺寸小、易于加工、成本低、易集成等优点。

二、本发明所提出一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，其通带很宽，且在通带内存在四个传输极点，其上阻带的三个寄生通带均得到抑制，使上阻带得到拓展，有利用应用在宽带无线通信系统中。

三、本发明提出一种容性支节的加载的多模结构，该结构可以大大提高了滤波器的阻带性能，而且在尺寸、选择性和通带带宽方面优于大多数同类滤波器。

附图说明

图 1 为本发明实施例的立体图；

图 2 为本发明实施例的俯视图；

图 3 为本发明实施例的仿真与实测频率响应曲线图。

图中：1-接地金属板，2-微带介质板，3-金属传输线，4-输入输出馈线，5-短路传输线，6-金属传输线，7-第一耦合线，8-第二耦合线，9-交指电容，10-贴片电容，11-第一缝隙，12-第二缝隙，13-金属化通孔，14-容性加载支节。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明实施例公开了一种小型化超宽带超宽阻带平面带通滤波器，其包括底层的接地金属板1、中间层的微带介质板2、上层的金属微带线3、金属化通孔13和贴片电容10。如图2所示，第一耦合线7和第二耦合线8水平垂直排布在整个结构的中间，一对对称的传输线6分别连接在第一耦合线7的上端，输入/输出馈线4连接在金属传输线的6的另一端，短路金属线5与输入/输出馈线4并联连接在金属传输线上，交指电容9嵌入在第一耦合线7的上端，贴片电容10嵌入在第二耦合线的上端。

基于以上描述的结构，短路传输线5的电长度约为四分之一波长；由于交指电容9的加载，使传输线6的电长度略小于四分之一波长；由于第一耦合线和第二耦合线分别加载了交指电容9和贴片电容10，所以对应的电长度也是小于四分之一波长的。基于以上传输线的电长度，使用电路仿真软件对结构进行优化，可以得出具有超宽阻带的超宽带滤波器，由于在电路中加载了容性结构，所以该滤波器具有小型化的特点。然后通过电路仿真软件ADS计算出传输线6、短路传输线5、第一耦合线7和第二耦合线8的电长度对应的物理长度，对物理结构进行EM仿真并调试，由于在实际微带结构中，第一耦合线7和第二耦合线8的奇模与偶模相速度是不相等的，因此通过在第一耦合线7和第二耦合线8上分别刻蚀第一缝隙11和第二缝隙12来解决第一耦合线7和第二耦合线8的奇模与偶模相速度不等的问题。

如图 3 所示的是所提出滤波器的仿真与测试频率响应曲线图。可发现仿真频率曲线与实测曲线基本相吻合，测试结果表明滤波器的中心频率

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理作用下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。