[发明专利]基于零度馈电结构的通带独立可控的微带双通带滤波器

说明书

本发明公开了一种基于零度馈电结构的通带独立可控的微带双通带滤波器。整个结构包括两个对称的末端容性耦合的第一开路枝节加载双模谐振器1和第二开路枝节加载双模谐振器2、一个λ/2阶梯阻抗谐振器3、一个λ/2均匀阻抗谐振器4、输入电路5和输出电路6，其中λ/2阶梯阻抗谐振器3和λ/2均匀阻抗谐振器4嵌入在第一开路枝节加载双模谐振器1和第二开路枝节加载双模谐振器2的内部，以使电路结构紧凑。

技术领域

本发明滤波器涉及无线通信、滤波器设计领域，具体涉及一种需要兼容不同通信标准、能够支持在不同频段工作的滤波器设计方法。

背景技术

近几十年来，伴随着1G通信技术到5G通信技术的发展和演变，单个通信设备需要能兼容和支持多种通信标准的工作，如GSM、WIFI、WiMAX、CDMA和LTE 等标准。为了实现这个目标，最常规的方案是通信设备的射频前端由多个射频电路构成，每个射频电路均包含独立的滤波器、放大器等器件，具有不同的中心频率和带宽。使用射频开关选择不同中心频率的滤波器进行通信。虽然该方案可以支持多个通信标准的同时工作，但增加了通信系统的体积、功耗和成本。为了解决该方案的弱点，由多频器件如多频滤波器和多频放大器等构成的多频射频电路应运而生。多频器件可以同时工作在多个频段，且为单端口输入单端口输出器件。因此该方案能有效地减小通信系统的体积、功耗和成本，具有广阔的应用前景。多频滤波器是多频通信系统的关键器件之一。其性能的好坏直接影响和决定通信系统的性能。故多频滤波器受到国内外学术界和工业界的广泛关注和重视。研究高性能的多频滤波器能有效提高通信系统的性能，减小系统的体积和成本。

目前，常用的双通带滤波器设计方法包括个滤波器组合设计法、多模谐振器法和多模单谐振器法。近年来，尺寸紧凑、高频率选择性、高通带隔离度及通带带宽独立可控的双通带滤波器逐渐成为双频滤波器的研究热点。

Xiu Yin Zhang等人提出了一种基于零度馈电结构的通带带宽可控的微带双通带滤波器。两个通带的中心频率分别为1.6GHz和2.45GHz，插入损耗分别为 1.46dB和1.16dB。该滤波器包含两个耦合的开路枝节加载双模谐振器。然而该滤波器不能实现对两个通带带宽的独立控制，且该滤波器在阻带仅包含三个传输零点其通带隔离度有待提高。

Chi-Feng Chen等人基于零度馈电结构，利用一对阶梯阻抗谐振器和嵌入的两对半波长谐振器，设计了一款四阶微带双频带滤波器。虽然该滤波器在阻带能产生七个传输零点，但由于嵌入的两对半波长谐振器之间的距离较近，因此该滤波器不能实现独立可控的通带带宽。

目前，文献中关于具有尺寸紧凑、高频率选择性和通带隔离度、通带独立可控的微带双频带滤波器的报道较少。本发明公开一种三阶交叉耦合双频带滤波器，并使用微带工艺加工实现。

发明内容

本发明提出了一种基于零度馈电结构的通带独立可控的微带双通带滤波器。如图1所示，整个结构包括对称的末端容性耦合的第一开路枝节加载双模谐振器 1和第二开路枝节加载双模谐振器2、一个λ/2阶梯阻抗谐振器3、一个λ/2 均匀阻抗谐振器4、输入电路5和输出电路6，其中λ/2阶梯阻抗谐振器3和λ/2均匀阻抗谐振器4嵌入在第一开路枝节加载双模谐振器1和第二开路枝节加载双模谐振器2的内部，以使电路结构紧凑。由于第一开路枝节加载双模谐振器1和第二开路枝节加载双模谐振器2之间为容性耦合，两个通带的阻带均能产生一个传输零点。该滤波器采用零度馈电结构，能在阻带产生三个额外的传输零点。两个通带的带宽可以独立调节。该滤波器通过全波电磁仿真软件HFSS进行仿真，并根据滤波器的整体电路结构加工成实物。