[发明专利]基于伪交指耦合的四频带通滤波器在审

专利信息
申请号: 201811578047.0 申请日: 2018-12-24
公开(公告)号: CN109728386A 公开(公告)日: 2019-05-07
发明(设计)人: 张吉曜;张友俊 申请(专利权)人: 上海海事大学
主分类号: H01P1/203 分类号: H01P1/203
代理公司: 上海互顺专利代理事务所(普通合伙) 31332 代理人: 成秋丽
地址: 201306 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 滤波器 谐振器 频带通滤波器 耦合的 拓扑结构 可控 信号输出端口 信号输入端口 对角线对称 滤波器带宽 滤波器结构 滤波器通带 设计滤波器 单独调控 单独控制 结构网络 谐振模式 中心频率 耦合结构 耦合系数 端耦合 紧凑性 两端口 单指 加载 阶跃 馈线 两阶 四通 阻抗 开路 保证 调控
【说明书】:

发明公开了一种基于伪交指耦合的四频带通滤波器的拓扑结构,即基于开路多枝节加载阶跃阻抗四模谐振器的四频带通滤波器。所述滤波器外形由两个两阶谐振器采用伪交指耦合的方式组成,结构关于对角线对称,保证了滤波器结构的紧凑性;滤波器采用的谐振器有四个可单独控制的谐振模式,致使滤波器的中心频率可单独调控,通过调控两谐振器间的耦合系数可使滤波器带宽可控,保证了滤波器通带可控;所设计滤波器采用两端口单指端耦合结构网络,共有两条馈线,信号输入端口和信号输出端口分别设置在拓扑结构的左侧和右侧,确保了损耗较低;所设计的滤波器利用耦合结构实现四通带,确保该滤波器的实用性。

技术领域:

本发明涉及到微波通信领域,是一种结构新颖、制作简单,并可用于微波电路进行滤波的基于伪交指耦合的四频带通滤波器。

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,其根本功能在于能抑制不需要的频段信号,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,而在阻带范围内它使信号完全不能传输。

随着科技的进步、社会的发展和对滤波器的研究,高选择性、低损耗和小型化成为了滤波器研究的重点和滤波器发展的趋势。从实用的角度出发,对所有手持式电子设备,如便携移动电话等,微型化是一个重要的研究课题。在射频部分,虽然单片微波集成电路(MMIC)的出现预示着射频有源电路如放大器、调制器、频率转换器的微型化越来越成为可能。但对射频滤波器和振荡器等含有谐振器的电路的尺寸缩小的优化方面还存在许多有待解决的问题。因此,滤波器的小型化和性能的提高将继续是两大重要课题。微波滤波器小型化通常采用的几种方法:1、采用高介电常数材料减小滤波器的尺寸。2、采用慢波结构设计微带滤波器。3、采用多层技术减小滤波器的体积。4、采用四模谐振器设计滤波器等。

由于微带谐振器便于和其它微波电路集成的优点,成为目前开发微波元器件的热点。四模谐振器是微波带通滤波器小型化最有效的手段之一,其原理在于:在普通谐振器的基础上采用开路多枝节加载,使谐振器形成四个谐振模式,四种谐振模式使谐振器具有四个传输路径,可使得滤波器频带的中心频率可控,四个传输路径如用同一部分传输路径就可达到滤波器结构紧凑的目的,满足小型化的要求。另外,不同枝节之间的耦合可使带宽可控。通过改变枝节线的长度和谐振器之间的耦合间隙大小来设计滤波器,结构简单。主要包括波导四模谐振器、介质四模谐振器和微带四模谐振器。常用微带谐振器可以是圆形、方形、环形、T形、十字形或折线等形式。

从现有文献来看, 已经研究的微带四模谐振器(滤波器)主要包括: 环形枝节加载谐振器、十字形阶跃阻抗谐振器、开路枝节加载阶跃阻抗谐振器等。

发明内容

为了满足微波电路技术发展的需求,本发明的主要目的是,提供一种新型拓扑结构的基于伪交指耦合的四频带通滤波器。

本发明提供一种基于伪交指耦合的四频带通滤波器的拓扑结构。由于对于实际情况,很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明,而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。

商用的高频电磁仿真软件有多种,我采用的是HFSS对提出的低通滤波器结构进行优化。再将优化的结构制成样品,对样品测试,用实验的方法证实该滤波器拓扑结构。

本发明是一种通带可控的低损耗小型四频带通滤波器。采用介电常数ɛr=2.65,介质厚度h=1mm的材质进行仿真优化。本发明新型结构的实际尺寸为28.4mm*15mm,其中馈线宽度为2.86mm。

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