[发明专利]一种小型化差分三通带带通滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波通信技术领域，特别涉及差分带通滤波器，具体是一种小型化差分三通带带通滤波器，可应用于无线通信系统射频前端电路中的多频率通信系统。

背景技术

近些年，随着移动通信技术的快速发展，一个通信系统往往需要工作在多个通信模式，如果每种模式均采用一个滤波器将导致通信系统体积大、成本高，而多频滤波器能同时涵盖多个通信模式，占用体积小，成本较低，得到了广泛的研究。另一方面，由于差分滤波器对噪声有较好的抑制作用，能够提高系统的灵敏度，满足现代通信系统高质量的通信要求。

因此，为了提高无线通信系统的抗干扰性，同时能够涵盖多个通信标准，近些年国内外很多研究机构和学者都致力于差分多通带滤波器的研究。2010年8月Jin Shi，Quan Xue等学者在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES期刊上发表文章Dual-Band and Wide-Stopband Single-Band Balanced Bandpass Filters With High Selectivity and Common-Mode Suppression。其采用阶梯阻抗谐振器结构来实现双频差分带通响应，利用集总元件实现共模信号的抑制。但集总元件在高频时会产生很大的寄生效应，影响滤波器性能；2013年8月Y.H.Cho所在的课题组在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES期刊上发表论文Design of Balanced Dual-Band Bandpass Filters Using Asymmetrical Coupled Lines。文中采用非对称的耦合线实现差分双通带滤波器，但由于级联多个谐振器导致该滤波器的电尺寸相对较大；2014年12月Yijin Shen等人在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS期刊上发表Dual-Band SIW Differential Bandpass Filter With Improved Common-Mode Suppression。文中基于基片集成波导结构来实现双频差分滤波器，但是由于其采用多个谐振腔进行设计，设计复杂而且尺寸较大。目前多频差分带通滤波器的设计主要还主要集中在双通带，关于差分三通带滤波器设计方面的文献仅有一篇：2014年11月由Feng Wei等人在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS上发表的Compact Balanced Dual-and Tri-band Bandpass Filters Based on Stub Loaded Resonators。该设计方法基于平衡的三模加载枝节谐振器实现三通带差分响应，通过调节加载枝节的尺寸，将共模响应和差模响应分离，从而达到对共模噪声的抑制。然而，由于不同通带之间的相互影响，难以实现独立控制第二个和第三个通带的带宽，并且其共模抑制带宽较窄，抑制电平较低，限制了其应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷提供能独立控制三个工作频率及带宽的一种小型化差分三通带滤波器，同时具有良好的宽带共模抑制特性。

为实现上述目的，本发明的技术方案说明如下：

本发明的一种小型化差分三通带滤波器，包括微带馈线，微带介质基板，金属接地板，缺陷地结构；微带介质基板的下表面有金属接地板，微带介质基板的上表面相对于纵轴对称性设有微带馈线；微带馈线包括两个相互独立、线路形状相同的侧U型的差分输入端口和差分输出端口，两个U型微带线的端口关于横向中心轴对称；金属接地板上蚀刻有缺陷地结构；其特征在于：侧U型差分输入端口和差分输出端口均由两段平行的50欧姆微带线和中间的一段微带线相连构成；其中两段平行的50欧姆微带线作为U型的两边用来传输差分信号；中间的一段微带线作为U型的底边，用来给底部的缺陷地结构馈电；缺陷地结构包括三个互补开口谐振环，三个互补开口谐振环相互独立相对于金属接地板的中心点呈包围状自内向外相互嵌套设置，三个独立环的开口方向互补，当最内层的互补开口谐振环开口向上时，位于中层的互补开口谐振环开口向下，最外层的互补开口谐振环开口向上；反之，当最内层的互补开口谐振环开口向下时，位于中层的互补开口谐振环开口向上，最外层的互补开口谐振环开口向下；最外层的互补开口谐振环两侧对称连有输入缝隙线和输出缝隙线；输入输出缝隙线分别与差分输入输出端口的U型底边的微带线正交。