[发明专利]基于电容加载方形谐振环的双模双通带滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，特别涉及微带双模双通带滤波器，可用于无线通信系统射频前端。

背景技术

随着移动通信、卫星通信和雷达、遥感技术的迅猛发展，无线频谱日益拥挤，对通信系统中的射频微波滤波器提出了十分苛刻的要求。微带滤波器具有尺寸小、重量轻、成本低、易加工的优点，在微波电路中得以广泛应用。微带滤波器的种类和实现形式多种多样，小型化高性能微带滤波器的研究一直是个热门领域。传统的滤波器形式如巴特沃兹和切比雪夫滤波器只有通过增加滤波器级数才能满足高选择性要求，加工出来的滤波器体积和重量相对较大，不适合现代通讯的需求。椭圆函数或交叉耦合滤波器虽然具有很好的选择性，但是结构相对复杂，体积也较大。

双模谐振器因为尺寸小、重量轻、成本低等优良特性，越来越多地应用于无线通信系统高性能滤波器设计中。双模滤波器是微波滤波器产业中一项新兴的技术，它的优势在于：每个双模谐振器都可以作为一个双调谐的谐振电路，所以对于同一个性能指标的滤波器来说，所需要的谐振器的数目就减半，这样就可以使滤波器的结构更紧凑，尺寸更小巧。同时，由于小型化，集成化的需求，双带滤波器的发展越来越迫切，一个滤波器能同时满足两个频带的要求，能够减少滤波器的个数，对于设备的小型化具有不可替代的作用。基于以上特性的双模双带滤波器综合理论和设计技术近年来在国内外得到广泛研究。

2007年，Xiu Yin Zhang and Quan Xue在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques期刊(vol.55，no.10，pp.2183-2190，2007)上发表了“Novel Dual-Mode Dual-Band Filters Using Coplanar-Waveguide-Fed Ring Resonators”，提出将两个具有不同频带的方形双模滤波器嵌套，从而实现双带特性的滤波器。但是由于嵌套环的结构缺陷，这种滤波器的腔间耦合和外部耦合都难以控制，要采用CPW馈线；同时，由于一个谐振环只能实现一个通带，因此它的实现方式仅仅是两个单通带滤波器的组合，频率选择性不够理想。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术的不足，在双模原理的基础上，提出一种基于电容加载方形谐振环的双模双通带滤波器，使谐振环谐振在两个通带上，以获得更加对称的两个通带和更好的频率选择性，并在两个频带上控制腔间耦合强度和外部耦合强度。

为实现上述目的，本发明提出如下两种技术方案：

技术方案1：

一种直接耦合型双模双通带滤波器，包括微带介质基板11，金属接地板12，两个相同的电容加载方形谐振环13，微扰金属片16和一对输入输出馈线17，其特征在于：

两个相同的电容加载方形谐振环13之间采用对称的级联方式，每一个电容加载方形谐振环包括一个方形金属环14，和四个分别位于方形金属环四个角上的加载金属片15；

微扰金属片16的尺寸d满足a/3≤d＜a，其中a为方形金属环14的边长；

一对输入输出馈线17采用对称的分布方式，相互平行放置在微带介质基板11的上方，这一对输入输出馈线均采用“干”字型结构，每条馈线包含主馈线170和主馈线末端的两个平行枝节171和172，这两个平行枝节深入到电容加载方形谐振环13的内部，分别与方形金属环14和加载金属片15的边缘平行。

所述的位于方形金属环四个角上的加载金属片15采用箭头形的结构，箭头的两条棱151和152相互垂直，分别与方形金属环14的两条边平行。

所述的主馈线170包含两段相互垂直连接的微带线1701和1702，构成“L”型结构。

所述的主馈线170进一步采用源负载耦合主馈线270的结构，它包含四段依次垂直连接的微带线2701，2702，2703和2704。

技术方案2

一种共面波导馈电的双模双通带滤波器，包括微带介质基板31，金属接地板32，两个相同的电容加载的方形谐振环33，微扰金属片36和一对输入输出共面波导馈线37，其特征在于：

两个相同的电容加载方形谐振环之间采用对称的级联方式，每一个电容加载方形谐振环包括一个方形金属环34和四个分别位于方形金属环四个角上的加载金属片35；

两个相同的电容加载方形谐振环之间设有耦合线39，用于调节方形谐振环的腔间耦合强度；

微扰金属片36的尺寸d满足a/3≤d＜a，其中a为方形金属环34的边长；