一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器，包括結(jié)構(gòu)相同、相互對稱且在對稱面上連接的第一濾波器和第二濾波器。第一濾波器包括微帶線結(jié)構(gòu)和開槽線結(jié)構(gòu)，其中開槽線結(jié)構(gòu)包含2N+1個采用直線結(jié)構(gòu)的開槽線諧振器，其長度為平衡濾波器中心頻率對應波長的二分之一，呈第一、第二兩條直線等距均勻排列，N為大于1的自然數(shù)。第一直線包含N個開槽線諧振器，第二直線包含N+1個開槽線諧振器，且第一直線上N個開槽線諧振器的中心分別設置在第二直線上N+1個開槽線諧振器之間間隔的中軸線上，該2N+1個開槽線諧振器相互耦合，與微帶線結(jié)構(gòu)形成N+2階濾波器。本發(fā)明所述平衡濾波器具有超寬帶，高共模抑制，結(jié)構(gòu)簡單等特性。
【專利說明】一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子信息領域，尤其涉及一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，平衡器件受到了越來越多的關注，因為平衡器件可以有效抑制環(huán)境噪聲和系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲。平衡濾波器作為無線通信系統(tǒng)的必不可少的器件，在近些年得到了廣泛的研究。平衡濾波器在差模信號激勵下具有濾波作用，且可以有效抑制環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲，因而廣泛應用于現(xiàn)代無線通信電路。共模信號會降低其信噪t匕，所以在平衡電路設計中，要盡可能增強對共模信號的抑制水平。
[0003]現(xiàn)有的平衡濾波器設計主要針對窄帶系統(tǒng)，這是因為很難做到在很寬的頻帶內(nèi)抑制共模信號，且平衡濾波器往往具有很復雜的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的缺陷，提出了一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的平衡濾波器，其在很寬的差模信號通帶內(nèi)具有很高的共模抑制特性，電路簡單，易于加
工。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器，形成于介質(zhì)基板上，由結(jié)構(gòu)相同、相互對稱的第一濾波器和第二濾波器組成，所述第一濾波器和第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開槽線結(jié)構(gòu)；
所述第一濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包含第一饋線、第二饋線、第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)，所述第一饋線的一端與所述第一開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第二饋線的一端與所述第二開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第一饋線的另一端與第二饋線的另一端組成一對輸入輸出端口；
所述第一濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)包含2N+1個開槽線諧振器，其中N為大于I的自然數(shù)；所述2N+1個開槽線諧振器均采用直線結(jié)構(gòu)，長度均為所述基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器中心頻率對應波長的二分之一；
所述2N+1個開槽線諧振器呈第一、第二兩組，每組都以直線等距均勻排列，其中第一組包含N個開槽線諧振器，第二組包含N+1個開槽線諧振器，且第一組N個開槽線諧振器的中心分別設置在第二組N+1個開槽線諧振器之間間隔的中軸線上；
所述2N+1個開槽線諧振器相互耦合，與所述第一開路枝節(jié)、第二開路枝節(jié)形成N+2階濾波器；
所述第二濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包含第三饋線、第四饋線、第三開路枝節(jié)和第四開路枝節(jié)，所述第三饋線的一端與所述第三開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第四饋線的一端與所述第四開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第三饋線的另一端與第四饋線的另一端組成一對輸入輸出端口； 所述第二濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)包含2M+1個開槽線諧振器，其中M為大于I的自然數(shù)；所述2M+1個開槽線諧振器均采用直線結(jié)構(gòu)，長度均為所述基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器中心頻率對應波長的二分之一；
所述2M+1個開槽線諧振器呈第三、第四兩組，每組都以直線等距均勻排列，其中第三組包含M+1個開槽線諧振器，第四組包含M個開槽線諧振器，且第四組M個開槽線諧振器的中心分別設置在第三組M+1個開槽線諧振器之間間隔的中軸線上；
所述2M+1個開槽線諧振器相互耦合，與所述第三開路枝節(jié)、第四開路枝節(jié)形成N+2階濾波器；
所述第一饋線與第三饋線對稱，第二饋線與第四饋線對稱；
所述第一開路枝節(jié)與第三開路枝節(jié)對稱，第二開路枝節(jié)與第四開路枝節(jié)對稱；
所述2N+1個開槽線諧振器分別與所述2M+1個開槽線諧振器對稱，且第二組的N+1個開槽線諧振器分別與第三組的M+1個開槽線諧振器在對稱面上連接。
[0006]作為本發(fā)明一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器進一步的優(yōu)化方案，所述第一至第四饋線的特性阻抗均為50歐姆。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1.能夠在很寬的頻帶內(nèi)抑制共模信號；
2.電路簡單，易于加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明微帶平衡濾波器的印刷電路板切面示意圖；
圖2為本發(fā)明微帶平衡濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明微帶平衡濾波器上表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明微帶平衡濾波器下表面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明微帶平衡濾波器差模信號激勵下的等效電路圖；
圖6為本發(fā)明微帶平衡濾波器共模信號激勵下的等效電路圖；
圖7為本發(fā)明微帶平衡濾波器的散射參數(shù)仿真與測試結(jié)果；
圖8為本發(fā)明微帶平衡濾波器的群時延測試結(jié)果。
[0008]圖中:A1、第一饋線，A2、第二饋線，A3、第一開路枝節(jié)，A4、第二開路枝節(jié)，AR1、第ARl開槽線諧振器，AR2、第AR2開槽線諧振器，AR3、第AR3開槽線諧振器，B1、第三饋線，B2、第四饋線，B3、第三開路枝節(jié)，B4、第四開路枝節(jié)，BR1、第BRl開槽線諧振器，BR2、第BR2開槽線諧振器，BR3、第BR3開槽線諧振器，S1、介質(zhì)基板,S2、上層金屬，S3、下層金屬，Pinl、輸入端口，Pin2、輸入端口，Poutl、輸出端口，Pout2、輸出端口。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細說明:
本發(fā)明中輸入和輸出端口均采用SMA接頭焊接，以便接入測試或者與其他電路相連。現(xiàn)以N取3為例說明，即所示平衡濾波器為五階濾波器。
[0010]圖1為本發(fā)明所采用的介質(zhì)基板，其相對介電常數(shù)為2.2，厚度為0.508mm，損耗角正切為0.0009。當然也可以選擇其他規(guī)格的介質(zhì)板。在介質(zhì)基片SI的上下表面分別包覆有上金屬層S2和下金屬層S3，其中本發(fā)明所述雙通帶濾波器形成于上金屬層S2，下金屬層S3作為接地面。
[0011]如圖2所示，本發(fā)明寬帶平衡微帶濾波器形成于介質(zhì)基板，包括結(jié)構(gòu)相同并且關于對稱面0ΡΡ’ O’對稱的第一濾波器和第二濾波器；第一濾波器和第二濾波器均包括位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)，如圖3所示，和位于介質(zhì)基板下層的開槽線結(jié)構(gòu)，如圖4所示；第一濾波器包括第一饋線Al、第二饋線A2、第一開路枝節(jié)A3、第二開路枝節(jié)A4、第ARl至AR3開槽線諧振器(ARl至AR3)，第一開路枝節(jié)A3和第二開路枝節(jié)A4分別采用抽頭線結(jié)構(gòu)與第一饋線Al和第二饋線A2的一端相連，形成兩個L型輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)；第ARl至AR3開槽線諧振器(ARl至AR3)均采用直線結(jié)構(gòu)，其長度均為通帶中心頻率對應波長的二分之一，形成“品”字布局；其中第ARl開槽線諧振器與第AR3開槽線諧振器一字排布；間距記為Kl，分別與第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)平行，第AR2開槽線諧振器平行于第ARl、AR3開槽線諧振器，且位于二者的中間位置；第二濾波器具有與第一濾波器相同且對稱的結(jié)構(gòu)；第一濾波器的電路結(jié)構(gòu)以AX表示，第二濾波器的電路結(jié)構(gòu)以BX表示，第一濾波器和第二濾波器結(jié)構(gòu)相同且對稱，具體表現(xiàn)為標號為AX的結(jié)構(gòu)與標號為BX的結(jié)構(gòu)對稱；其中第ARl開槽線諧振器ARl與第BRl開槽線諧振器BRl在對稱面上相連，第AR3開槽線諧振器AR3與第BR3開槽線諧振器BR3在對稱面上相連。
[0012]如圖5所示，本發(fā)明寬帶平衡微帶濾波器在差模信號激勵下的等效電路結(jié)構(gòu)。當差模信號從輸入端口 Pinl和輸入端口 Pin2進入系統(tǒng)時，該平衡濾波器在對稱面OPP’O’上相當于短路，其等效電路如圖5所示。此時，開槽線諧振器AR1、AR2、AR3和開槽線諧振器BRU BR2、BR3之間相當于存在一個電壁，平衡濾波器相當于一個單端濾波器。以第一濾波器為例說明，不失一般性，其中第一開路枝節(jié)A3、第二開路枝節(jié)A4與第ARl至AR3諧振器形成了五階濾波器，產(chǎn)生差模信號的傳輸通帶。
[0013]如圖6所示，本發(fā)明寬帶平衡微帶濾波器在共模信號激勵下的等效電路結(jié)構(gòu)，當共模信號從輸入端口 Pinl和輸入端口 Pin2進入系統(tǒng)時，該平衡濾波器在對稱面OPP’O’上相當于開路，其等效電路如圖6所示。此時，開槽線諧振器AR1、AR2、AR3和開槽線諧振器BRU BR2、BR3之間相當于存在一個磁壁，濾波器的濾波結(jié)構(gòu)被破壞，共模信號不能正常傳輸，形成了很高的共模抑制效果。
[0014]如圖7所示，本發(fā)明寬帶平衡微帶濾波器的散射參數(shù)仿真與實測結(jié)果。其中Sddll表示差模信號激勵下的回波損耗，Sdd21為差模信號激勵下的傳輸系數(shù)，Scc21為共模信號激勵下的傳輸系數(shù)。所述平衡微帶濾波器中心頻率為4.2GHz，其3dB相對帶寬為47%，從圖中可以看到仿真和實測結(jié)果基本吻合，實測結(jié)果的插入損耗偏大，是源于加工制造誤差以及測試過程中存在的一些偏差。在差模信號通帶內(nèi)共模信號均在_40dB以下，具有很高的共模抑制水平。
[0015]圖8為所述寬帶平衡微帶濾波器的群時延測試結(jié)果。群時延是描述寬帶或者超寬帶濾波器對于信號的延遲特性的參數(shù)。從圖中可以看出，在差模信號通帶內(nèi)，群時延在
0.6ns到1.1ns的區(qū)間內(nèi)變化，具有很平坦的特性。
[0016]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器，其特征在于形成于介質(zhì)基板上，由結(jié)構(gòu)相同、相互對稱的第一濾波器和第二濾波器組成，所述第一濾波器和第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開槽線結(jié)構(gòu)； 所述第一濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包含第一饋線、第二饋線、第一開路枝節(jié)和第二開路枝節(jié)，所述第一饋線的一端與所述第一開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第二饋線的一端與所述第二開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第一饋線的另一端與第二饋線的另一端組成一對輸入輸出端口； 所述第一濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)包含2N+1個開槽線諧振器，其中N為大于I的自然數(shù)；所述2N+1個開槽線諧振器均采用直線結(jié)構(gòu)，長度均為所述基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器中心頻率對應波長的二分之一； 所述2N+1個開槽線諧振器呈第一、第二兩組，每組都以直線等距均勻排列，其中第一組包含N個開槽線諧振器，第二組包含N+1個開槽線諧振器，且第一組N個開槽線諧振器的中心分別設置在第二組N+1個開槽線諧振器之間間隔的中軸線上； 所述2N+1個開槽線諧振器相互耦合，與所述第一開路枝節(jié)、第二開路枝節(jié)形成N+2階濾波器； 所述第二濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包含第三饋線、第四饋線、第三開路枝節(jié)和第四開路枝節(jié)，所述第三饋線的一端與所述第三開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第四饋線的一端與所述第四開路枝節(jié)采用抽頭線結(jié)構(gòu)形成L型結(jié)構(gòu)，所述第三饋線的另一端與第四饋線的另一端組成一對輸入輸出端口； 所述第二濾波器的開槽線結(jié)構(gòu)包含2M+1個開槽線諧振器，其中M為大于I的自然數(shù)；所述2M+1個開槽線諧振器均采用直線結(jié)構(gòu)，長度均為所述基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器中心頻率對應波長的二分之一； 所述2M+1個開槽線諧振器呈第三、第四兩組，每組都以直線等距均勻排列，其中第三組包含M+1個開槽線諧振器，第四組包含M個開槽線諧振器，且第四組M個開槽線諧振器的中心分別設置在第三組M+1個開槽線諧振器之間間隔的中軸線上； 所述2M+1個開槽線諧振器相互耦合，與所述第三開路枝節(jié)、第四開路枝節(jié)形成N+2階濾波器； 所述第一饋線與第三饋線對稱，第二饋線與第四饋線對稱； 所述第一開路枝節(jié)與第三開路枝節(jié)對稱，第二開路枝節(jié)與第四開路枝節(jié)對稱； 所述2N+1個開槽線諧振器分別與所述2M+1個開槽線諧振器對稱，且第二組的N+1個開槽線諧振器分別與第三組的M+1個開槽線諧振器在對稱面上連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于開槽線結(jié)構(gòu)的超寬帶平衡濾波器，其特征在于，所述第一至第四饋線的特性阻抗均為50歐姆。
【文檔編號】H01P1/203GK103985928SQ201410194275
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】鄧宏偉, 趙永久, 賀瑩, 王洪李 申請人:南京航空航天大學