[实用新型]一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器。

背景技术

随着现代通信技术的发展，平衡滤波器由于对环境噪声具有较高的免疫性而得到越来越多的关注，但同时具备高共模抑制、高选择性、低损耗的平衡滤波器依然是研究的重点和难点。为抑制共模，可采用GDS缺陷地、对称枝节加载、引入传输路径、槽线结构等来实现。但是这些方法并没有改善差模通带的选择性。为此，一些不同的方法被用来引入传输零点，如直接枝节加载、源-负载耦合、级联四阶结构等，不仅增加了设计的复杂度，还会对共模抑制产生影响。另一方面，高性能平衡滤波器对差模通带差损提出更加苛刻的要求。一些高共模抑制结构如槽线结构由于自身辐射损耗，会导致通带差损较大。此外，一些高选择性结构如级联四阶结构由于阶数的增加通带差损也偏大。因此，研究高选择性、高共模抑制、低损耗的多传输零点平衡滤波器具有极其重要的理论意义、极大的经济效益和广阔的应用前景。

平衡滤波器提出已久，下面就高选择性高共模抑制平衡滤波器的现有技术做一个调查。其中最基本的实现方式是以Lei Zhu团队提出的一系列枝节加载结构为代表。例如其2009年在IEEE Microwave and Wireless Components Letters发表题为“Highly selective differential-mode wideband bandpass filter for UWB application”的文章，如图8所示，为了改善差模通带的选择性，四分之一波长枝节被替代为四分之三波长枝节。它不仅在通带外产生两个传输零点，而且共模阻带也增加了两个传输零点。这种方法的优点是改善了差模通带的选择性，同时拓宽共模抑制范。缺点是差模通带插损较大、尺寸较大。

为实现小型化和高陡峭性，2013年Q X Chu团队在IEEE Microwave and Wireless Components Letters上发表的题为“Differential Wideband Bandpass Filter With High-Selectivity and Common-Mode Suppression”中，使用耦合枝节替代传统的传输线枝节。如图9所示，耦合枝节替代传统的枝节连接线能够实现较宽的通带，而短路耦合枝节由于其双传输零点特性可以在通带引入两个传输零点。对于共模抑制则采用双路径。这种方法设计的优点是小型化、选择性高。缺点是共模抑制效果不佳，仅10dB左右。

2014年W Q Che团队在IET Microwaves,Antennas&Propagation发表题为“Compact wideband balanced bandpass filter with highcommon-mode suppression based on cascade parallel coupled lines”的文章中，提出采用平行耦合线实现较宽的差模通带和较高的共模抑制，如图10所示。为改善通带的选择性，输入输出端口额外级联对称的SIR枝节，增加了设计的复杂度。

为了同时实现高选择性和高共模抑制，阶梯阻抗谐振器级联四阶结构(SIR-CQ)常被用在平衡滤波器的设计中。如图11所示，使用了两对不同阻抗比和电长度的二分之波长SIR谐振器。通过调节阻抗比可以使差模谐波频率在5.5f₀处，共模工作在3.43f₀处。由于四个SIR谐振器呈CQ排列，差模时响应主要由耦合路径谐振器a-b-b-a决定，路径a-a引入交叉耦合，会在差模产生两个传输零点。共模时响应主要由路径a-a决定，抽头处的枝节会产生传输零点，使得共模抑制到6.176f₀。这种方法设计的优点是尺寸小、选择性高。缺点是较大的通带插损，达到3.5dB。

从上面分析可知，虽然已有结构可以实现高共模抑制或高选择性或损耗，但同时具备高选择性、高共模抑制、低损耗的多传输零点平衡滤波器仍是设计的难点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高选择性、高共模抑制、低差损的采用耦合馈线加载的多传输零点平衡滤波器。