[实用新型]一种基于三导体并联合成谐振器的三阶双频滤波器

说明书

本实用新型公开了一种基于三导体并联合成谐振器的三阶双频滤波器，包括：第一开路导体、短路导体、第二开路导体，第一开路导体、短路导体、第二开路导体三者中任意两个互相平行，且第一开路导体与第二开路导体关于中间的短路导体互相对称，第一开路导体对应第一开路支节，短路导体对应短路支节，第二开路导体对应第二开路支节，第一开路支节、短路支节、第二开路支节去耦合组成所述三导体并联合成谐振器，第一开路导体与短路导体之间的间距和第二开路导体与短路导体之间的间距均为0.5mm，短路导体的过孔直径为0.5mm，本实用新型提出的并行对称三支节不仅能够有效减少电路尺寸，而且可以产生独立调控的多个传输零点，从而提高了双通带滤波器的选择性。

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，具体地，涉及一种基于三导体并联合成谐振器的三阶双频滤波器。

背景技术

带通滤波器是无线系统中的重要部件，特别是平面滤波器由于其低的制造成本以及容易与其它电路集成到PCB(Printed circuit board,印刷电路板)中等诸多优点，因而在射频电路设计中具有重要作用。在现代无线通信系统中，随着双频段前端系统应用的增加，对双频滤波器的需求也越来越多。为了提高双频滤波器的电气性能，含多个传输零点的高性能双通带滤波器的典型频率响应曲线如图1所示，图1中，f₁、f₂分别是双频滤波器第一和第二通带的中心频率，IL1、IL2分别是双频滤波器第一和第二通带的插入损耗，BW1、BW 2分别是双频滤波器第一和第二通带的-3dB带宽，BSR1、BSR 2、BSR分别是双频滤波器的带外抑制和带间隔离度，Tzs1、Tzs2、Tzs3分别是双频滤波器的传输零点，S₂₁是滤波器的传输系数。由于这类滤波器不仅每一个通带的选择性较高，而且两个通带之间的隔离度也很好。因此，这类滤波器得到了广泛的关注。

关于双通带滤波器，人们已经提出了各种拓扑结构与实现方法。第一种方法，也是最直接的方法，就是使用两个独立的带通滤波器和带阻滤波器进行级联来获得两个通带的响应，其工作原理拓扑如图2所示，图2中，阴影部分是双频滤波器的两个通频带。在两个滤波器级联的过程中，通常需要阻抗匹配网络来实现无反射的连接。很显然，这种使用两个滤波器级联的方法构造出来的双频电路结构不紧凑，尺寸/体积很大。此外，级联的带阻滤波器和匹配网络也会引入新的附加传输损耗；第二种方法是利用阶梯阻抗谐振器，即使用半波长和全波长谐振器去设计双频段滤波器，通过引入附加传输零点去改善频率选择性；第三种方法是将两个独立的谐振器与相同的输入/输出端口组合起来构造双频段滤波器。但是，所有这些双频段滤波器都存在电路尺寸较大、传输零点较少而且零点位置不能独立控制等问题。

带通和带阻通过匹配网络级联实现的双频滤波器结构，其电路尺寸通常比两个独立的滤波器还要大，同时也会引入较高的插入损耗。这样一来，不仅增加了电路制作成本，而且也会增加滤波器的设计和调试难度。

基于平行结构的两类谐振器用于设计双频段滤波器，但同样导致了很大的尺寸。使用两个堆叠的环形谐振器虽然可以实现紧凑的双频段滤波器，但是它仍然有缺点，表现在通带内的高频端插入损耗很大，而且可调控的频率范围及其带宽很有限。另外，它很难获得不同的外部品质因素和耦合系数，以便同时满足在两个通带内的技术指标要求。为了解决这个问题，人们提出了一种新型结构，这种结构可以在所有通带内实现理想的耦合系数。但是，外部品质因素的可调谐范围仍然很有限，设计的双频滤波器带宽还是很受限制。为了在两个通频带内获得所需的设计指标(即中心频率和带宽)，人们提出了一种新颖的方法设计双频段滤波器，即通过两个带微扰贴片的微带环形谐振器实现设计所需的双模双频段响应。尽管环形谐振器拥有低辐射、易于制造以及结构简单等优点，但是，带有边缘或端面耦合的环形滤波器却遇到了谐振器与输入/输出端馈线之间耦合松散的不足，导致了外部品质因素很高。因此，这类滤波器只能获得很窄的分数带宽，从而不能应用于宽带无线电系统中。为了解决这方面的问题，人们又提出了好几种方法。遗憾的是，它们不能应用于双频段的情况。

综上所述，现有的双频段滤波器存在尺寸较大、传输零点个数少且零点位置不易调控、频率选择性较差以及结构复杂等缺点和不足。