[发明专利]一种采用改进型耦合馈线的平衡滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及微波通信的技术领域，尤其是指一种采用改进型耦合馈线的平衡滤波器。

背景技术

平衡滤波器自提出以来得到人们越来越多的关注，目前已有不同的结构满足不同的需求。但设计方法基本都是基于带阻滤波器和带通滤波器的综合设计，设计较复杂，难以同时实现高选择性和高共模抑制。因此，研究新型共模抑制结构变得越来越重要。

另外一方面，耦合线常常用于滤波器的设计中，但传统耦合馈线在传输差模信号的同时也传输了共模信号。耦合馈线本身对滤波器的共模信号没有抑制，因此需要施加额外的措施，例如GDS槽线、对称枝节加载、引入传输路径等来综合设计差模通带和共模阻带，增加了设计的复杂程度。因此迫切希望研究一种适用在平衡滤波器当中的、在馈线端就能实现共模抑制的耦合馈线结构，使得滤波器的设计主要集中在差模性能的实现上，从而简化设计。

综上，研究高共模抑制新型耦合馈线结构，设计射频/微波通信频段高选择性高共模抑制平衡滤波器具有极其重要的理论意义、极大的经济效益和广阔的应用前景。

平衡滤波器最基本的实现方式是以Lei Zhu团队提出的一系列枝节加载结构为代表。例如其2009年在IEEE Microwave and Wireless Components Letters发表题为“A differential-mode wideband bandpass filter on microstrip line for UWB application”的文章，差模时中心对称面短路，等效为短路枝节加载的枝节线结构带通滤波器。共模激励时，通过对称面上加载SIR(阶跃阻抗)开路枝节在通带内引入两个传输零点来抑制共模信号，如图8所示。此种方法设计的优势是通过增加枝节数来实现较宽的带宽，缺点是差模通带的选择性较差、共模阻带带宽有限、尺寸较大。

另一种实现平衡滤波器的方法是使用多模谐振器，例如2012年W Q Che.在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques发表的题为“Novel Wideband Differential Bandpass Filters Based on T-Shaped Structure”文章，如图9所示。T型谐振器的三个谐振模式形成了差模通带，同时共模时在中心频率处引入传输零点，实现共模抑制。这种结构的优势是共模抑制范围覆盖到整个频带，尺寸较小。然而选择性仍需改善。

基于两路径信号同相叠加反相抑制的原理同样可以实现较好的共模抑制，如W Q Che在Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings(APMC)发表的题为“A microstrip ultra-wideband differential filter with shorted parallel coupled-line”的文章，如图10所示。当两条路径的信号叠加时，如果满足条件θ_path1(f₀)＝θ_path2(f₀)^±2nπ和θ_path1(f₀)＝θ_path2(f₀)^±nπ，(n＝1,2,3…)时，将分别产生一个通带和阻带。基于该方法设计的平衡滤波器，在整个频率范围内其共模信号都可以被抑制，但其差模通带的边带特性比较差。

此外，另一种高共模抑制的设计方法是基于槽线的设计，例如P Hsu在IEEE Microwave and Wireless Components Letters发表的题为“A differential-mode wideband bandpass filter with enhanced common-mode suppression using slotline resonator”文章，如图11所示。由于共模时对称面处槽线磁流方向和磁壁边界存在着矛盾，共模信号不会被传输。所以这一类平衡滤波器的设计过程中只需保证对称面处槽线一定的长度就可实现很好的共模抑制效果，方法简便，可以设计宽带或超宽带。缺点是通带选择性较差。

发明内容