[发明专利]一种微带交叉耦合滤波器

说明书

技术领域

本发明属于微波电路领域，具体涉及一种微带交叉耦合滤波器。

背景技术

在微波电路中，交叉耦合滤波器可以被用来对信号进行滤波处理。图1是一种典型的4阶交叉耦合滤波器的原理图，S为源，L为负载，1、2、3、4为四个谐振器，K12、K23、K34、K14为谐振器之间的耦合，其中信号流向从S开始依次经过谐振器1、2、3、4直到L为主耦合通道，信号流向从S开始经过1、4直到L为交叉耦合通道。

在主耦合通道之外，引入交叉耦合通道(即谐振器1和4之间的耦合K14)，可以在滤波器通带的高端和低端各产生一个传输零点，从而提高滤波器的带外抑制性能。

在滤波器设计中，常采用微带电路来实现交叉耦合滤波器，其中的谐振器采用开口环形状的谐振器，通过将两个谐振器靠近放置来实现信号的耦合。谐振器开口位置决定了耦合的类型，如图2所示，包括电耦合、磁耦合和混合耦合三种类型。

利用4个开口环谐振器，可以构成一种典型的微带交叉耦合滤波器。如图3所示为这种滤波器的版图和性能曲线。交叉耦合在滤波器通带的高端和低端分别产生了一个传输零点。

这种交叉耦合滤波器的两个传输零点位置不对称，低端零点离通带远，高端零点离通带近。通过调节谐振器的距离，只能使两个传输零点同时远离或者靠近通带，不能使两个零点对称地位于通带两侧，也不能使低端零点更靠近通带，高端零点更远离通带。应用时有一定的局限性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种微带交叉耦合滤波器，旨在解决微带交叉耦合滤波器两个零点相对位置不能灵活改变的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微带交叉耦合滤波器，包括依次设置的第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器和第四谐振器，其中第一谐振器通过第一端口与源连接，第四谐振器通过第二端口与负载连接；在第一谐振器和第四谐振器构成的交叉耦合通道上设置耦合结构。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明可以在不增加或很少增加原有滤波器尺寸的情况下，对两个传输零点位置进行灵活地调节，从而拓宽了这种交叉耦合滤波器的应用范围。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为交叉耦合滤波器的原理框图；

图2为开口环谐振器及其三种耦合类型；

图3为一种典型的微带交叉耦合滤波器版图及其性能曲线；

图4为本发明的交叉耦合滤波器；

图5为增加了图4结构的交叉耦合滤波器改进前后的性能曲线；

图6为图4所示滤波器实例的性能曲线。

具体实施方式

本发明通过在原滤波器版图中添加一种耦合结构，使得滤波器的传输零点位置能够根据要求变化，实现对称分布，或者低端零点比高端零点更靠近的分布。

图4所示为本发明所涉及的交叉耦合滤波器的一种典型版图，它包括两个端口11和12，四个谐振器21、22、23、24和耦合结构31，耦合结构31位于第一谐振器21和第四谐振器24之间。耦合结构31能够对第一谐振器21和第四谐振器24之间的电磁场产生扰动，改变该区域的电磁场分布，影响信号从第一谐振器21到第四谐振器24的传递，从而对两个传输零点的位置产生影响。如图5所示，从性能曲线图来看，添加了耦合结构31的交叉耦合滤波器，虽然两个零点都更靠近通带，但是低端零点移动得多，高端零点移动得少。这样就能够通过改变该特殊结构的尺寸和位置，使滤波器两个零点的位置灵活变化，从而适应不同的用户需求。

耦合结构31的具体形式不限于图4中所示的形式(正凹字形)，可以为矩形，可以为工字形，也可以为倒凹字形等，其特征是位于两个谐振器之间的一块导体，与第一谐振器21和第四谐振器24靠近但不相连接。

本发明所提及的滤波器，一般制作在介质基板上。介质基板是一种绝缘材料，或者半导体材料，包括但不限于陶瓷、玻璃、石英、蓝宝石、硅、砷化镓、聚四氟乙烯、树脂、液晶聚合物等等。作为举例，此处采用氧化铝陶瓷材料作为微带线的介质基板，利用本发明制作了一种两个传输零点对称分布于滤波器通带两侧的滤波器，采用电磁仿真软件进行了性能仿真。版图如图4所示，为左右对称结构。其性能曲线如图6所示，可以看到滤波器的两个零点位于通带两侧，位置较为对称。