[发明专利]基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波双频带通滤波器，尤其涉及一种可用于无线局域网应用的基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器。

背景技术

近年，随着各种现代无线通信应用的飞速发展，特别是最近几年发展起来的无线局域网(WLAN)系统，在微波通信系统中使用多频段设备的需求也在急剧增加，成为这些通信系统前端重要器件的双频段滤波器便是其中之一。无线局域网(WLAN)有几个不同的通信标准，如IEEE 802.11b，IEEE 802.11g，分别工作在2.4或2.45GHz频段，而IEEE 802.11a则工作在5.2-5.8GHz频段。由于在实际应用中WLAN系统大多同时支持至少2个标准，例如IEEE 802.11b和IEEE 802.11a，这就要求系统具备双频带的操作功能.传统的双频带滤波器，如级联一个带通滤波器和一个带阻滤波器以实现一个双频带通滤波器，但是占据的体积很大；或一个谐振器嵌入到另外一个半波长的开路环滤波器中去得到两个通带，但是带宽相对比较窄。因此，需要提出新型的双频带滤波器，有必要使滤波器尺寸小，结构简单，带宽较宽以覆盖整个WLAN频段，以实现高性能，低损耗，低成本的目标。

发明内容

技术问题：本发明采用平面微带结构，设计出可以覆盖整个WLAN频段的基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器，在其频段内实现了较低的插入损耗，进一步减小了滤波器的体积，有利于电路的集成化设计。

技术方案：本发明的基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器设置于基板上，包括第一输入输出端、第二输入输出端，第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器，第一加载双分支线、第二加载双分支线，第一平行耦合微带线、第二平行耦合微带线；其中，第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器并排对称设置，其开环的开口相向设置，在第一开环阶梯阻抗谐振器内开口的对面设有第一加载双分支线，在第二开环阶梯阻抗谐振器内开口的对面设有第二加载双分支线；第一输入输出端与第一开环阶梯阻抗谐振器相连接，第二输入输出端与第二开环阶梯阻抗谐振器相连接；在第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器的上下两侧分别设有第一平行耦合微带线、第二平行耦合微带线。

所述第一输入输出端、第二输入输出端分别为所述双频滤波器的50欧姆匹配阻抗。第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器开口采用第二缝隙来内耦合，两开环阶梯阻抗谐振器间采用第一缝隙来级间耦合。

第一平行耦合微带线、第二平行耦合微带线与第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器相距第三缝隙。

第一开环阶梯阻抗谐振器、第二开环阶梯阻抗谐振器在连接第一输入输出端、第二输入输出端一侧部分的线宽，窄于其余各边的线宽。

本发明的基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器，通过在谐振腔内增加双分支线，偶模谐振频率可以被灵活的控制然而其奇模谐振频率保持不变且使第二通频带更加平坦。通过增加两个平行耦合微带线，两谐振腔间的耦合得到了加强以在第二通频带得到更多的带宽。最终通过优化设计与加工，可以得到包括两个频带2.45GHz和5.35GHz的双频带带通滤波器。

从图1可以看到，此双频带带同滤波器包含两个耦合开环阶梯阻抗谐振腔，在两谐振腔的内部有两个开路短截线而在谐振腔的上下各有一根与之平行的耦合微带线。基频与谐振腔的总长有关，我们在得到了第一谐振频率后可将其固定，而第二谐振频率可以通过调节双短截线的相对距离与大小及两平行耦合线的长短来调节。两平行耦合微带线的主要作用是通过增加两开环阶梯阻抗谐振腔之间的耦合系数来达到增加第二通频带的带宽。由于第二通频带不是第一通频带的两倍，因此与传统的均匀阻抗谐振器和单分支线加载相比采用阶梯阻抗谐振器和双分支线加载将会有更多的变量且更加灵活。设计过程可以分为两部分：第一步是决定谐振腔的线宽和长度使其在第一通频带达到良好的性能；第二步是调节双短截线和平行耦合线的相对尺寸使在第二频段有良好的传输。

通过上面的分析，我们得到在不增加原来谐振器尺寸的基础上通过加载双分支线、耦合微带线与阶梯阻抗机构即得到了双频带与宽频特性。通过比较仿真图与测试图我们发现两者之间的吻合度比较满意。

有益效果：与传统采用开环谐振器的双频带滤波器相比，本发明具有以下优点：

1)基于双分支线加载阶梯阻抗谐振器的双频带通滤波器，结构紧凑，可重复性好，易于加工。

2)插入损耗小，在高低频段的损耗基本在1dB左右。

3)带宽较宽。实测第二频带为4.9GHz-5.8GHz，已经基本覆盖WLAN在高频段的整个频段。