一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，包括輸入輸出端口、第一傳輸主路徑、第二傳輸主路徑，第一傳輸主路徑由一段傳輸線構(gòu)成，其兩端分別與輸入輸出端口連接；第二傳輸主路徑由并聯(lián)的第一子路徑和第二子路徑構(gòu)成，第一子路徑主要由第一傳輸線、第一耦合線、第二傳輸線依次級聯(lián)而成；第二子路徑主要由第二耦合線、第三耦合線、第四耦合線依次級聯(lián)而成，第三耦合線端短路；第二耦合線和第四耦合線經(jīng)過折疊后與第一耦合線和第三耦合線級聯(lián)，第一傳輸線與第二耦合線重疊，第二傳輸線與第四耦合線重疊。本實用新型使得設(shè)計更加靈活，阻帶內(nèi)傳輸零點通過不同路徑實現(xiàn)獨立可控，具陡峭的滾降特性和小型化。
【專利說明】一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及微波通信的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種采用三路徑信號干擾的雙頻 帶阻濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 無線通信系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，促進了射頻微波器件的發(fā)展。帶阻濾波器作為通信系 統(tǒng)重要的組成部分，能抑制特定頻段的雜散信號，消除信號干擾，其性能的優(yōu)劣對整個通信 系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵作用。另一方面，為了最大效率地利用有限的頻譜資源，越來越多的 無線系統(tǒng)都工作在雙頻段。雙頻帶阻濾波器具有雙邊帶頻率抑制、較低通帶差損和群時延 的特點，與單頻帶阻濾波器相比，通信系統(tǒng)的頻譜利用率大為提高，系統(tǒng)的功耗、尺寸也大 為降低。
[0003] 雙頻帶阻濾波器當前已經(jīng)得到了廣泛的研究，也提出了一些不同的設(shè)計方法，如 下：
[0004] 1、基于頻率變換
[0005] 2004年，JiroHirokawa和MakotoAndo等人在IEEETransactionsonMicrowave TheoryandTechniques上發(fā)表題為 "Dual-band-rejectionfilterfordistortion reductioninRFtransmitters"的文章中，提出了一種在低通原型的基礎(chǔ)上通過頻率變換 得到雙阻帶的方法，圖7是它的仿真測量結(jié)果。這種結(jié)構(gòu)的性能很大程度上取決于兩個耦 合的短路耦合枝節(jié)。
[0006] 2、基于多模諧振
[0007] 2〇〇7 年，Kuo-ShengChin等人在IEEEMicrowaveandWirelessComponents Letters上發(fā)表的題為"Compactdual-bandbandstopfiltersusingstepped-impedance resonators"的文章中，提出在傳統(tǒng)枝節(jié)線單頻帶阻濾波器的基礎(chǔ)上，使用兩個開路的階 梯阻抗枝節(jié)（SIR)替代均勻阻抗枝節(jié)，結(jié)構(gòu)如圖8a所示，從而實現(xiàn)雙阻帶響應(yīng)。圖8b給出 了它的仿真測量結(jié)果，可以看到帶外回波損耗需要改善。
[0008] 2012 年，國內(nèi)學者章秀銀等人在InternationalConferenceonMicrowaveand MillimeterWaveTechnology上發(fā)表的 "Dual-bandbandstopfilterusingopenand shortstub-loadedresonators"文章中，使用了短路枝節(jié)加載的諧振器來設(shè)計雙頻帶阻 濾波器，如圖9a所示。它的偶模諧振模式被用來形成第一阻帶，而奇模諧振模式被抑制，同 時使用三次偶模諧波模式形成第二阻帶。從圖9b中所示仿真測試曲線來看，由于通帶僅有 一個傳輸零點，其阻帶選擇性有待改善。
[0009] 3、多路徑信號干擾
[0010] 多路徑信號干擾是利用路徑相位差180°來形成帶阻響應(yīng)。2013年國內(nèi)學者車 文壟等在ElectronicsLetters發(fā)表的表題為 "Dual-widebandbandstopfilterusing transversalsignal-interactionconcept"的文章中利用包含枝節(jié)和稱合線的雙路徑設(shè) 計了一款寬帶雙頻帶阻濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖10所示。可以看到通帶選擇性較高，然而阻帶 抑制和帶外回波損耗僅能達到10dB。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用三路徑信號干擾的雙 頻帶阻濾波器，使得設(shè)計變得更加靈活，實現(xiàn)了阻帶內(nèi)傳輸零點獨立可控、較高的陡峭性、 良好的帶外回波損耗以及小型化。
[0012] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案為：一種采用三路徑信號干擾的 雙頻帶阻濾波器，包括有輸入輸出端口、第一傳輸主路徑、第二傳輸主路徑，其中，所述第一 傳輸主路徑由一段傳輸線構(gòu)成，其兩端分別與輸入輸出端口連接；所述第二傳輸主路徑由 并聯(lián)的第一子路徑和第二子路徑構(gòu)成，所述第二子路徑外鑲在第一子路徑的外部或內(nèi)嵌在 第一子路徑的內(nèi)部；所述第一子路徑由耦合的開路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第一傳輸線、第一耦合 線、第二傳輸線依次級聯(lián)而成；所述第二子路徑由耦合的短路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第二耦合 線、第三耦合線、第四耦合線依次級聯(lián)而成，且所述第三耦合線端短路；所述第二耦合線和 第四耦合線經(jīng)過折疊后與第一耦合線和第三耦合線級聯(lián)，所述第一傳輸線與第二耦合線重 疊，所述第二傳輸線與第四耦合線重疊。
[0013] 所述第一傳輸主路徑的傳輸線電長度為0i，阻抗為Zi;所有短路和開路枝節(jié)總電 長度也為^，電長度e:為頻率0.5的+4)下四分之波長的奇數(shù)倍，4、4為帶阻濾波器的 中心頻率，短路及開路枝節(jié)耦合部分的電長度為0 3，短路和開路枝節(jié)折疊耦合部分的電長 度均為9 2，總電長度9i= 9 3+ 9 2。
[0014]所有耦合線均使用等線寬度的雙線耦合傳輸線傳輸。
[0015] 所述第三耦合線端短路采用金屬通孔，加載有帶金屬過孔的焊盤。
[0016] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：
[0017] 1、傳統(tǒng)使用信號干擾設(shè)計的雙頻帶阻濾波器多使用雙路徑，本實用新型創(chuàng)新性地 提出通過在折疊耦合的開路枝節(jié)外鑲或內(nèi)嵌耦合的短路枝節(jié)實現(xiàn)三條路徑，使得設(shè)計更加 靈活及小型化；
[0018] 2、本實用新型設(shè)計的雙頻帶阻濾波器阻帶內(nèi)的傳輸零點通過不同路徑實現(xiàn)獨立 可控，克服了傳統(tǒng)雙路徑信號干擾設(shè)計雙頻帶阻濾波器時傳輸零點不可獨立控制的問題；
[0019] 3、本實用新型的雙頻帶阻濾波器帶外回波損耗可以改善到20dB，阻帶間抑制水平 達到25dB，同時可以實現(xiàn)較高的陡峭性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型所述雙頻帶阻濾波器的原理圖。
[0021] 圖2為本實用新型所述雙頻帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3為雙頻帶阻濾波器的路徑相位圖。
[0023] 圖4為雙頻帶阻濾波器隨參數(shù)Z。。和0 3的特性曲線圖。
[0024] 圖5為雙頻帶阻濾波器的隨參數(shù)Zi的特性曲線圖。
[0025] 圖6為雙頻帶阻濾波器的仿真測量結(jié)果圖。
[0026] 圖7為【背景技術(shù)】中JiroHirokawa和MakotoAndo等人的一種在低通原型的基礎(chǔ) 上通過頻率變換得到雙阻帶的方法的仿真測量結(jié)果圖。
[0027] 圖8a為【背景技術(shù)】中Kuo-ShengChin等人的雙頻帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖8b為圖8a所示結(jié)構(gòu)的仿真測量結(jié)果圖。
[0029] 圖9a為【背景技術(shù)】中國內(nèi)學者章秀銀等人的雙頻帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖9b為圖9a所示結(jié)構(gòu)的仿真測量結(jié)果圖。
[0031] 圖10為【背景技術(shù)】中國內(nèi)學者車文荃等人的雙頻帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0033] 本實用新型所述的采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，在傳統(tǒng)開路枝節(jié)單頻 帶阻濾波器的基礎(chǔ)上，通過折疊耦合兩個開路枝節(jié)并外鑲（或內(nèi)嵌）兩個折疊耦合的短路 諧振器，在不增加濾波器尺寸的同時實現(xiàn)了三條路徑。本實用新型設(shè)計結(jié)構(gòu)可以是微帶、同 軸線或其它結(jié)構(gòu)。本實施例選用微帶結(jié)構(gòu)，雙頻帶阻濾波器包含上層的微帶線結(jié)構(gòu)、中間層 介質(zhì)基板和下層的接地金屬貼片以及通過中間層連接上、下兩層的金屬通孔。
[0034] 如圖1和圖2所示，所述的雙頻帶阻濾波器包括有輸入輸出端口 1、第一傳輸主路 徑pathl、第二傳輸主路徑，其中，所述第一傳輸主路徑pathl由一段傳輸線2構(gòu)成，傳輸線 電長度為9i，阻抗為Zi，其兩端分別與輸入輸出端口 1連接，所述輸入輸出端口傳輸線阻抗 為50Q;所述第二傳輸主路徑由并聯(lián)的第一子路徑path21和第二子路徑path22構(gòu)成，所 述第二子路徑path22外鑲在第一子路徑path21的外部或內(nèi)嵌在第一子路徑path21的內(nèi) 部；所述第一子路徑path21由耦合的開路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第一傳輸線3、第一耦合線4、第 二傳輸線5依次級聯(lián)而成；所述第二子路徑path22由耦合的短路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第二耦 合線6、第三耦合線7、第四耦合線8依次級聯(lián)而成，且所述第三耦合線7端短路；所述第二 耦合線6和第四耦合線8經(jīng)過折疊后與第一耦合線4和第三耦合線7級聯(lián)；所有耦合線均 使用等線寬度的雙線耦合傳輸線傳輸；所述第一傳輸線3與第二耦合線6重疊，所述第二傳 輸線5與第四耦合線8重疊；所述第三耦合線7端短路采用金屬通孔，加載有帶金屬過孔9 的焊盤10。所有短路和開路枝節(jié)總電長度也為，與第一傳輸主路徑pathl的傳輸線電 長度一樣，電長度ei為頻率的〇. 5(f\+f2)下的四分之波長的奇數(shù)倍，f\、f2為帶阻濾波器 的中心頻率，短路及開路枝節(jié)耦合部分的電長度為03，短路和開路枝節(jié)折疊耦合部分的電 長度均為e2，總電長度ei=e3+e2，在本實施例中所有耦合線部分均具有相同的奇模阻 抗Z。。、偶模阻抗Z%和耦合系數(shù)K，K= (2。6-2。。)八2。6+2。。)，當然也可以采用不等參數(shù)的耦合 線，這根據(jù)實際情況決定。
[0035] 圖3給出了不同路徑的相位圖，從圖中可以看到由于第二傳輸主路徑的兩條子路 徑path21和path22間的信號干擾，在頻率ftz2和ftz3處產(chǎn)生兩個傳輸零點。此外，由于第 一傳輸主路徑和第二傳輸主路徑的信號相消，在ftzl和ftz4處產(chǎn)生傳輸零點。三條傳輸路 徑的引入使得阻帶內(nèi)的兩個傳輸零點得到獨立的控制，同時使得濾波器設(shè)計更加靈活。從 圖4可以看到，通過控制耦合線耦合系數(shù)K可以實現(xiàn)對雙阻帶中心頻率比f2/fi的控制；耦 合線奇模阻抗Z。。和電長度03控制著濾波器的帶寬。另外，從圖5可以看到第一傳輸主 路徑的傳輸線阻抗4可以用來實現(xiàn)改善通帶回波損耗達到20dB以上。
[0036] 下面我們以設(shè)計2. 4GHz和3. 7GHz的雙頻帶阻濾波器為例。
[0037] 調(diào)節(jié)合適的耦合系數(shù)K實現(xiàn)中心頻率比要求，調(diào)節(jié)耦合線奇模阻抗Z。。和電長 度e3來滿足帶寬，最后調(diào)節(jié)Zi實現(xiàn)帶外特性。實施例的電路和電磁仿真軟件為Agilent AdvancedDesignSystem(ADS)。雙頻帶阻濾波器選擇加工在介電常數(shù)2. 55、厚度為0.8mm、 損耗角正切為〇. 0029的介質(zhì)基板上，具體物理尺寸如下表1所示。本實施例通過Agilent 5230網(wǎng)絡(luò)分析儀測量，仿真測量結(jié)果如圖6所示。測量兩個頻帶中心頻率分別為2. 42GHz 和3. 73GHz，20dB加工帶寬分別為7. 5%和8. 6%。兩阻帶間回波損耗達25dB。通帶插損在 2. 04GHz范圍內(nèi)小于0. 5dB，在4. 2-7. 8GHz范圍內(nèi)小于ldB。該濾波器具有較好的陡峭性， 第一個通帶低頻邊帶和第二個通帶高頻邊帶的衰減度分別為174dB/GHz和136dB/GHz。 [0038] 表1-雙頻帶阻濾波器尺寸

【權(quán)利要求】
1. 一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，其特征在于：包括有輸入輸出端口 (1)、第一傳輸主路徑（pathl)、第二傳輸主路徑，其中，所述第一傳輸主路徑（pathl)由一 段傳輸線（2)構(gòu)成，其兩端分別與輸入輸出端口（1)連接；所述第二傳輸主路徑由并聯(lián)的第 一子路徑（path21)和第二子路徑（path22)構(gòu)成，所述第二子路徑（path22)外鑲在第一子 路徑（path21)的外部或內(nèi)嵌在第一子路徑（path21)的內(nèi)部；所述第一子路徑（path21)由 耦合的開路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第一傳輸線（3)、第一耦合線（4)、第二傳輸線（5)依次級聯(lián)而 成；所述第二子路徑（path22)由耦合的短路枝節(jié)構(gòu)成，主要由第二耦合線（6)、第三耦合線 (7)、第四耦合線（8)依次級聯(lián)而成，且所述第三耦合線（7)端短路；所述第二耦合線（6)和 第四耦合線（8)經(jīng)過折疊后與第一耦合線（4)和第三耦合線（7)級聯(lián)，所述第一傳輸線（3) 與第二耦合線（6)重疊，所述第二傳輸線（5)與第四耦合線（8)重疊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，其特征在于： 所述第一傳輸主路徑（pathl)的傳輸線電長度為Θ i，阻抗為Z1 ;所有短路和開路枝節(jié)總電 長度也為Q1，電長度Q1為頻率0.5(4+?)下四分之波長的奇數(shù)倍，f\、f 2S帶阻濾波器的 中心頻率，短路及開路枝節(jié)耦合部分的電長度為θ3，短路和開路枝節(jié)折疊耦合部分的電長 度均為Θ 2，總電長度Θ i = θ 3+ Θ 2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，其特征在于： 所有耦合線均使用等線寬度的雙線耦合傳輸線傳輸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，其特征在于： 所述第三耦合線（7)端短路采用金屬通孔，加載有帶金屬過孔（9)的焊盤（10)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用三路徑信號干擾的雙頻帶阻濾波器，其特征在于： 所述輸入輸出端口傳輸線阻抗為50 Ω。
【文檔編號】H01P1/203GK204130668SQ201420412633
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月24日
【發(fā)明者】褚慶昕, 邱雷雷 申請人:華南理工大學