[发明专利]基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器，属于无线通信技术领域中具有小型化、高选频特性的双频带通滤波器范畴。

背景技术

 随着无线通信系统的快速发展，频谱资源日益稀缺，高效的频谱利用率对具有高选频特性、小型化、低成本的双频或多频滤波器需求迫切。高选频特性是指滤波器通带到阻带的过渡十分陡峭，且阻带回波损耗要尽量大。为实现高选频特性，往往在通带一侧或两侧引入多个传输零点，传输零点越靠近通带，选频特性就越好。

在现有的技术条件下，用于产生传输零点的交叉耦合双频滤波器尺寸仍较大，以及选频特性有待提高。传统的滤波器是通过增加谐振器的个数实现多个传输零点，但会增加滤波器的体积和设计成本。因此，为解决当前无线通信系统中频谱资源稀缺问题，研究小型化、高选频特性、低成本的双频或多频滤波器具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前微带双频滤波器无法实现较好的选频特性，以及体积仍较大等关键技术问题，提供一种新型的基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器，它在通带外有四个传输零点，通带内具有低插损，带外有高衰减，从而实现高的选频特性。发明的本目的可通过下述发明构思实现：

（1）        采用的介质板材料：介质基板选用的介电常数为                                               =2.65，厚度为h=0.8mm。

（2）        采用非对称阶跃阻抗谐振器结构作为基础。

（3）        加工后的电路板共分为三层：介质板背面一层为金属镀层，作为接地面。介质基  板表面附着微带线。中间层是介质基板和输入输出端口，端口处用于焊接两个同轴接头。介质板表面附着的微带线由以下几个部分组成：两个相互耦合的螺旋形非对称阶跃阻抗谐振器A、B,其中谐振器A与谐振器B相距d，谐振器B相对谐振器A旋转180度并交错耦合，输入输出馈线采用180度耦合馈电。通过改变两个螺旋形金属微带线谐振器的间距和输入输出馈线的长度等可以在通带外产生四个传输零点，并调节零点的位置和通带特性，从而提高频率选择性。

所述的金属微带线和金属镀层可以是导电性能较好的金、银或铜。

所述的中间层可以是不同介电常数的介质板，在其它条件不变的情况下，金属微带线的长度与介电常数成反比。

本发明的双频滤波器是由两个相同的螺旋形非对称阶跃阻抗谐振器组成，单个谐振器长度为第一中心频率处的二分之一波长。利用单个谐振器的基频和第一谐波实现双频特性。改变两个螺旋形谐振器间的耦合间距和输入输出馈线的长度等可以在通带外产生四个传输零点。调节非对称阶跃阻抗的阻抗比和电长度可实现带外宽阻带。此结构设计出的双频滤波器带内插损低、选频特性好、体积小。

该谐振器结构的馈电方式有两种，一种是直接接入即抽头馈电，一种是耦合馈电，本发明采用耦合馈电，这种馈电结构不需加入阻抗变换器，通过调整馈线与谐振器的距离，进而调节具体的通带特性。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器，包括介质基板，介质基板表面的微带线，介质基板下表面的接地金属镀层；其特征在于所述介质基板上表面微带线由两个相同的非对称阶跃阻抗谐振器及输入输出馈线组成；谐振器与谐振器折叠成螺旋结构，并且相互弱耦合；同时输入、输出馈线也分别与谐振器耦合馈电。

所述每个谐振器长度为第一中心频率处的二分之一波长，且每个谐振器的两端开路。

所述输入馈线与输出馈线成180度馈电。

所述介质基板表面的微带线和接地金属镀层材料采用导电性能良好的金、银或铜。

所述介质基板为介电常数=2.65的介质板，该介质板厚度h =0.8mm。

与现有的技术相比，本发明具有如下显而易见的实出实质地特点和显著优点：

（1）    传统的谐振器主要采用对称的阶跃阻抗结构，由于对称的阶跃阻抗结构具有两阶不连续性，而本发明采用的非对称阶跃阻抗谐振器仅具有一阶不连续性，所以减小了不连续性带来的损耗，同时也增加了结构设计的灵活性。

（2） 与现有的具有额外传输零点的双频滤波器相比，本发明具有更低的阶数，是一个二阶滤波器。却使得通带外有四个传输零点，使其具有高的选频特性。同时将谐振器设计成螺旋结构，使整个滤波器具有更小的体积。

附图说明

图1是本发明的基于非对称阶跃阻抗谐振器的超窄带双频滤波器结构图。