[发明专利]一种可抑制二次谐波的带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带通滤波器，特别是一种可抑制二次谐波的带通滤波器。

背景技术

在微波系统中带通滤波器是一种非常重要的器件，带通滤波器是一种允许特 定频段的波通过的同时，屏蔽其他频段的设备。一个理想的带通滤波器应该有平 稳的通带，同时限制通带外所有频率的波通过，然而在现有技术中，大多数带通 滤波器都存在谐波响应特性，这将会导致微波系统整体性能的下降。

在现阶段，抑制谐波响应的方法大致可以分为四类：(1)在带通滤波器上连 接一个带阻滤波器，使得后者的阻带中心频率与前者的二次谐波频率重合，此时 带通滤波器的谐波响应能被有效地抑制。(2)通过扰动和改变谐振器的耦合线宽 度，产生布喇格反射来抑制二次谐波。(3)在带通滤波器的介质基板中挖槽来修 正奇偶模的相速使其一致，从而实现二次谐波抑制。(4)通过在带通滤波器上级 联多个阶跃阻抗谐振器(SIR)来实现谐波抑制，令所有的阶跃阻抗谐振器的基模 频率一致，以使其谐波频率错开，从而实现谐波抑制。

以上四种方法存在以下缺陷：方法(1)和(4)的电路尺寸较大，给应用带 来不便；方法(2)和(3)电路结构复杂，不利于设计加工。因此，设计一种电 路结构简单，尺寸较小的抑制谐波响应的滤波器是非常必要的。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单、电路尺寸较小、加工制 作容易的可抑制二次谐波的带通滤波器。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可抑制二次谐波的带通滤 波器，其特征在于：它包括左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器，所述 左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器为大小相同的矩形环，矩形环均由 微带线构成，所述微带线展开后的周长为半工作波长；所述左开环谐振器、中开 环谐振器和右开环谐振器等间距并排设置在介质基板上；所述左开环谐振器上的 输入端口和右开环谐振器上的输出端口关于所述中开环谐振器中心对称；所述开 环缝隙设置在所在边的中点上。

所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器的设计方法为，首先确定 介质基板的厚度、介质基板的介电常数、带通滤波器的中心频率和开环谐振器的 周长；其次利用仿真方法优化得出所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐 振器的微带线宽、长宽比例、输入端口和输出端口的位置和相邻开环谐振器之间 的距离。

当所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器均为长方形时，所述左 开环谐振器的开环缝隙设置在右边中点上，所述中开环谐振器的开环缝隙设置在 顶边中点上，所述右开环谐振器的开环缝隙设置在左边中点上。

当所述左开环谐振器、中开环谐振器和右开环谐振器均为正方形时，将所述 中开环谐振器替换为一短路环谐振器，所述左开环谐振器、短路环谐振器和右开 环谐振器的开环缝隙均设置在顶边中点上，所述输入端口和输出端口在所述左开 环谐振器和右开环谐振器上的位置相同。

所述的介质基板的介电常数为4～10。

所述的介质基输入、输出端口的微带线宽度为50欧姆。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明的可抑制二次谐 波的带通滤波器通过选择适当的耦合区间实现谐波抑制，因此使得电路结构简单， 易于实现。2、本发明的可抑制二次谐波的带通滤波器在结构中不包含任何集中元 件，因此不会有电阻产生热能，在射频集成电路中有着广泛的应用前景。3、本发 明由于谐振器结构简单，因此而对介质板的要求不高，并且一旦谐振器的耦合区 间确定，环形谐振器的形状可以灵活变化，因此在射频集成电路中有着很好的应 用前景。本发明可广泛应用于射频微波系统以及射频集成电路。

附图说明

图1是本发明的带通滤波器当三个开环谐振器均为长方形时结构示意图

图2是本发明的带通滤波器当三个开环谐振器均为正方形时结构示意图

图3是半波长微带谐振器以及其上的二次谐波电压波函数示意图

图4是本发明的耦合区间示意图

图5是本发明的耦合区间相邻两微带线上的二次谐波电压波函数示意图

图6是本发明的介质基板结构示意图

图7是本发明的实施例一的S参数与频率的曲线示意图

图8是本发明的实施例二的S参数与频率的曲线示意图

具体实施方式