[发明专利]通带可控低损耗小型四频带通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及到微波通信领域，具体是涉及一种通带可控低损耗小型四频带通滤波器。

背景技术

随着通信技术的迅猛发展，滤波器在微波电路中一直扮演着重要的角色，滤波器是无线电技术中诸多设计问题的核心，已逐步成为了许多领域开拓新进展的重要挑战。滤波器在整个通信系统中具有不可替代的作用，然而电磁波的频谱是有限的(微波的波长范围为1m到1mm，其频率范围在300MHz到300GHz)，且须按照应用加以分配，此时滤波器作为一种选频装置，其根本功能在于抑制不需要的频段的信号，而使需要的频段信号顺利通过。理想的滤波器应该是这样一种二端口网络：在通带范围内它能使信号完全传输，而在阻带范围内他使信号完全不能传输。

随着科技的进步、社会的发展和对滤波器的研究，高性能、低损耗和小型化成为了滤波器研究的重点和滤波器发展的必然趋势；从实用的角度出发，对所有手持式电子设备，如便携移动电话等，微型化是一个重要的研究课题。在射频部分，虽然单片微波集成电路(MMIC)的出现预示着射频有源电路如放大器、调制器、频率转换器的微型化越来越成为可能。但对射频滤波器和振荡器等含有谐振器的电路的尺寸缩小的优化方面还存在许多有待解决的问题。因此，滤波器的小型化和性能的提高将继续是两大重要课题。

微波滤波器小型化通常采用的几种方法：1、采用高介电常数材料减小滤波器的尺寸；2、采用慢波结构设计微带滤波器；3、采用多层技术减小滤波器的体积；4、采用四模谐振器设计滤波器等。

由于微带谐振器易于和其它微波电路集成的优点，成为目前开发微波元器件的热点。四模谐振器是微波带通滤波器小型化最有效的手段之一，其原理在于：在普通谐振器的基础上采用开/短路多枝节加载，使谐振器形成四个谐振模式，四种谐振模式使谐振器具有四个传输路径，可使得滤波器频带的中心频率可控，四个传输路径如用同一部分传输路径就可达到滤波器结构紧凑的目的，满足小型化的要求。另外，不同枝节之间的耦合可使带宽可控。通过改变枝节线的长度和谐振器之间的耦合间隙大小来设计滤波器，结构简单；主要包括波导四模谐振器、介质四模谐振器和微带四模谐振器；常用微带谐振器可以是圆形、方形、环形、T形、十字形或折线等形式。

从现有文献来看,已经研究的微带四模谐振器(滤波器)主要包括:环形枝节加载谐振器、十字形阶跃阻抗谐振器、开路枝节加载阶跃阻抗谐振器等。

发明内容

本发明的主要目的是，提供一种新型拓扑结构的贴片型通带可控低损耗小型化四频带通滤波器。

本发明提供一种新型四频带通滤波器的拓扑结构。由于对于实际情况，很难或无法用麦克斯韦方程从理论上来证明，而只能采用数值方法来证明。学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿真软件进行电磁仿真来证明、优化。

本发明采用的是HFSS13.0对提出的拓扑结构进行优化，将优化的结构制成样品，对样品测试，用实验的方法证实该滤波器的拓扑结构。

本发明一种新型通带可控低损耗的小型四频带通滤波器采用介电常数ε_r＝2.65，介质厚度h＝1mm的材质进行仿真优化。所述四频带通滤波器有一对对称的输入、输出端口，端口宽度为2.86mm，馈线长度为5.6mm。确定其整体电路尺寸为16mm×20.3mm，各参数尺寸大小(单位/mm)为：l₁＝12.61mm，l₂＝13.2mm，l₃＝3.9mm，l₄＝7.52mm，l₅＝2.845mm，l₆＝4.8mm，l₉＝1.6mm，l₁₀＝1.81mm，l₁₁＝4.22mm，l₁₂＝6.6mm，l₁₃＝2.0mm，l₁₄＝3.1mm，l₁₅＝3.4mm，g₁＝0.2mm，g₂＝0.24mm，g₃＝0.42mm，g₄＝0.84mm，g₅＝0.2mm，w₁＝0.4mm，w₂＝2.8mm，w₃＝0.4mm。

滤波器的各尺寸具体说明如下：