[发明专利]一种新型的T型双模微带带通滤波器

说明书

[技术领域]

本发明涉及到微波通信领域，具体是涉及一种双模微带带通滤波器。

[背景技术]

从电信发展的历程来看，滤波器在微波电路中一直扮演着重要的角色，滤波器是无线电技术中诸多设计问题的核心，已逐步成为了许多领域开拓新进展的重要挑战。滤波器在整个通信系统中具有不可替代的作用，然而电磁波的频谱是有限的（微波的波长范围为1m到1mm，其频率范围在300MHz到300GHz），且须按照应用加以分配，此时滤波器作为一种选频装置，其根本功能在于抑制不需要的频段的信号，而使需要的频段信号顺利通过。理想的滤波器应该是这样一种二端口网络：在通带范围内它能使信号完全传输，而在阻带范围内他使信号完全不能传输。

随着无线通信的飞速发展，现代无线通信系统特别是移动和星载通信系统对电路尺寸和信号质量都有十分苛刻的要求，微波滤波器作为现代通信系统中的重要元件之一，它的性能的好坏直接关系到整个通信系统的质量，因此设计高性能、小型化、低损耗以及新结构的滤波器已经成为当前微波无源器件的研究的热点和难点之一。

一般来说，目前使得滤波器的小型化的主要方法还是：谐振器小型化。滤波器是由一个或多个谐振器以一定的耦合方式构成的频率选择网络，因此谐振器的尺寸的大小会直接决定滤波器尺寸的大小，为了解决谐振器小型化的难题，研究发现，实现谐振器的双模是解决微波带通滤波器小型化的最有效的手段之一，双模特性是Wolff在1972年设计和制作带通滤波器时发现的，其利用电路中存在两个频率相同，模式正交的简并模，在单个谐振器中加入微扰，解除简并状态并使其分离，形成了双模谐振器从而实现两个模式在谐振频率上的耦合，这样实现了谐振器的数目减少了一半，形成了体积更小的微带带通滤波器，且双模谐振器因为尺寸小、重量轻、成本低等优良特性，经常被应用于高性能滤波器的设计中。

从目前现有的文献来看，主要研究的微带双模带通滤波器主要有：圆形、方形、六边形、三角形等。

[发明内容]

本发明的主要目的是，提供一种新型拓扑结构的贴片型微带带通滤波器。

本发明提出一种全新的微带带通滤波器拓扑结构,采用麦克斯韦方程证明此拓扑结构，对于实际情况，由于很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，只能采用数值方法来证明，学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。本文设计过程中，通过三维电磁仿真软件HFSS建模仿真，将上下臂设置为电壁、四周设置为磁臂等效为微波腔体模型进行T型谐振器结构的本征模仿真，得到了如图3所示的T型谐振器的建模和表1所示的T型谐振器内奇偶模的谐振频率，图4和图5给出了T型谐振器奇模和偶模的电场分布情况（其中，箭头颜色越深处表示电场越强），从而证实了所发明的T型谐振器内存在一对相互正交的奇偶模。

表1T型谐振器内的奇偶模谐振频率

模式谐振频率奇模7.90261偶模7.90107

商用的高频电磁仿真软件有多种，我们采用的是HFSS对提出的拓扑结构进行优化，图6给出了所发明T型贴片微带带通滤波器的S参数仿真图。再将优化的结构制成样品，如图11所示，给出T型滤波器的实测S参数曲线。因此，用仿真的方法设计了T型双模微带带通滤波器，并且通过加工实物图并加以测试的方法证实该滤波器拓扑结构的可行性。

针对本文的仿真和测试结果并结合附图2T型贴片微带带通滤波器尺寸图，给出本发明新型结构的最优尺寸如下表2所示。

表2T型双模微带带通滤波器的最优参数