[发明专利]基于枝节负载谐振器的宽带平衡带通滤波器

说明书

本发明提出了一种基于枝节负载谐振器的宽带平衡带通滤波器，解决了共模干扰强、通带窄、选择性低和尺寸大的问题。滤波器包括介质基板上表面印制的两个U型微带线、非对称第一阶梯阻抗微带线和非对称第二阶梯阻抗微带线，金属地板上蚀刻有阶梯阻抗缝隙线和矩形缝隙线。金属通孔贯穿整个基板。本发明运用U型微带转矩形缝隙线结构，将共模与差模分离，实现良好的共模抑制；通过L型回旋微带枝节利用路径差，引入传输零点，从而提高选择性以及减小尺寸。本发明拥有超带宽、小尺寸、高选择性及良好的共模抑制特性，应用于电磁微波及射频电路与系统领域中。

技术领域

本发明属于微波和射频技术领域，主要涉及带通滤波器的结构和设计，具体是一种基于枝节负载谐振器的宽带平衡带通滤波器，可应用于无线通信系统射频前端。

背景技术

在现有的许多无线通信系统中，对微波元件带宽和传输速率提出了更高的要求。近年来，随着无线通信技术的飞速发展，滤波器作为一种关键的频率选择器件，起着越来越重要的作用，其性能好坏往往直接影响到整个通信系统的优劣。微带带通滤波器因其具有体积小、重量轻、可产生任意传输零点分布以及非对称抑制特性等优点被广泛应用。另一方面，随着现代电磁环境的日益复杂，抗共模抑制能力要求越来越高，因此差分电路被提出并受到广泛关注。差分电路因其出色的抗共模(CM)干扰能力，提高系统动态范围而被广泛采用。具有共模噪声抑制的差分滤波器的设计在平衡电路中具有很高的意义，在平衡电路中，对环境噪声、干扰和串扰的抑制是单端电路的关键优势。基于这些思想，中、窄带、双波段和超宽带(UWB)平衡滤波器已有报道。这些共模抑制的平衡滤波器大多是基于分布式元件，而滤波器的优化需要参量分析。例如，在UWB平衡滤波器中，通过沿对称平面连接开路存根的支线部分实现共模抑制，或通过开放式平行耦合线实现共模抑制。微带-缝隙线(MS)过渡结构，因其固有的抗CM干扰能力和独立的差模(DM)响应，被广泛用于差分无源器件中。

为了提升平衡带通滤波器的性能，包括带内陷波、带外抑制、带外选择性、共模抑制度等，平衡带通滤波器的研究受到了国内外众多学者越来越多的关注。例如，2013年HuiWang等学者在2013Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings(2013,pp.933-935)上发表的“A Novel Compact Capacitive Loaded Differential Bandpass Filter,”论文中，提出了一种具有并联耦合谐振器和电容负载的紧凑型微分带通滤波器(BPF)。通过正确设计耦合谐振器和负载电容，可以得到微分模通带响应和共模抑制。在共模操作中，负载电容网络提供抑制共模信号的宽带衰减响应。

论文中，提出了具有负载电容的耦合谐振器，通过控制滤波器的两个部分，即用于提供串联电容的数字电容的A部分和用于提供电感的耦合谐振器的B部分，可以调整通带的中心频率和带宽。除此之外，当共模输入时，B部分产生的电感被电容取代，而A部分继续提供串联电容，形成一个具有宽带阻滞性能的纯电容衰减网络，从而实现良好的共模抑制效果。

但由于电感谐振耦合方式不能灵敏调节陷波位置，因此无法引入传输零点，加强带外抑制特性，从而提高通带选择性，且单端信号传输具有的共模抑制特性较差的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种高选择性和有良好共模抑制的基于多模缝隙线谐振器的平衡超宽带带通滤波器。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种基于枝节负载谐振器的宽带平衡带通滤波器，包括介质基板，设定XOY直角坐标系的原点位于所述介质基板的中心，所述介质基板在下表面印制有金属地板，在上表面印制有带通滤波器结构；

所述金属地板下表面蚀刻有缝隙线结构；

所述带通滤波器结构包括两个开口相背的U型微带线2；每个所述U型微带线2的开口处与所述介质基板1的边缘重合；