CN105428763A - 一种滤波结构及带阻滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种滤波结构，包括主传输线，以及与所述主传输线耦合的谐振结构,所述谐振结构包括第一微带线和第二微带线,所述第一、二微带线相对主传输线平行设置并分别与主传输线耦合，所述第一、二微带线一端开路一端短路。本发明采用简单的微带电耦合结构,其谐振单元用一端开路一端过孔短路接地实现滤波，相比开路结构谐振单元，大大的缩小了尺寸，且具有过渡带陡峭，结构紧凑等优点。

Description

一种滤波结构及带阻滤波器

技术领域

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及一种滤波结构及带阻带阻滤波器。

背景技术

微波滤波器是一类无耗的二端口网络，它既有通过有用信号又能抑制干扰信号和谐波信号，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，具有选频、分频和隔离信号等重要作用，其性能的优劣将直接影响整个系统的运行质量。带阻滤波器作为微波滤波器的一种，在系统中也起着十分重要的作用。特别的在移动通信系统中，各个使用频段之间间隔较小，使用陡峭性带阻滤波结构，对通信系统的多模集成化具有重要意义。

通常带阻滤波器的设计是根据低通原型滤波器按照频率变换关系得到，一般是以相隔传输线段，在线上串联或并联一系列谐振单元来实现，谐振元件则应用或的开路或短路线。但只有并联谐振单元的结构在微带这种平面电路形式中才能是可实现的。实现窄带带阻滤波器时，采用并联谐振单元的结构会导致分支线的特征阻抗非常大，不易实现，实际使用中采用耦合微带线结构。

目前，比较常见的带阻滤波器是在主传输线的旁边直接并联接入一个终端开路传输线，这种方案使在与电池波传播方向相垂直的方向上占用了较大的空间，难以实现小型化紧凑型的需求。

非专利文献《MicrostripFiltersforRF/MicrowaveApplications.Jia-ShengHong,M.J.》中提出了一种半波长电耦合微带传输线的窄带带阻滤波器结构，其耦合部分采用的是半波长开路线结构,这种半波开路结构的尺寸较大，且单边耦合结构需要的耦合间隙非常窄，极大的增加了加工难度及稳定性。

非专利文献《ExactDesignofBand-StopMicrowaveFilter》中提出了一种电耦合微带传输线的窄带带阻滤波器结构，其耦合部分采用的是短路线，克服了滤波器尺寸较大的问题，但同样是单边耦合结构，为实现足够强度的耦合需要的耦合缝隙非常小,加工难度很大且不易保证稳定性。

发明内容

本发明的首要目的是为克服现有技术的不足，提供一种加工难度低及稳定性高的滤波结构。

本发明的次要目的是为实现上一目的的方法，提供一种加工难度低及稳定性高的带阻滤波器。

为达到以上技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种滤波结构，包括主传输线，以及与所述主传输线耦合的谐振结构,所述谐振结构包括第一微带线和第二微带线,所述第一、二微带线相对主传输线平行设置并分别与主传输线耦合，所述第一、二微带线一端开路一端短路。相比现有技术，具有两个耦合谐振结构的新型滤波结构，可以获得更强的耦合度，亦可以使用更宽的耦合缝隙实现单耦合结构相同的耦合度，可显著减低加工难度、提高了批量生产时的指标稳定性。

优选地，所述第一、二微带线分别与主传输线等间距设置。

优选地，所述间距范围为[0.35，1]mm。

优选地，所述第一、二微带线为电长度为的一端开路一端短路的微带线。

优选地，所述第一微带线的开路端与主传输线的输入端同向或异向。

优选地，所述第二微带线的开路端与主传输线的输入端同向或异向。

优选地，所述第一、二微带线成夹角设置在主传输线的两侧，所述夹角为90度和/或180度。

一种带阻滤波器，包括PCB板以及设置在PCB上的上面任一所述的滤波结构。

优选地，所述PCB板反面为金属地，所述第一、二微带线用过孔短路接地。

优选地，还包括第二PCB板，所述第二pcb板与pcb板共地及垂直设置，所述第一微带线设置在第二pcb板上。

与现有技术相比较，本发明具有如下优势：

1、本发明采用简单的微带电耦合结构,其谐振单元用一端开路一端过孔短路接地实现滤波，相比开路结构谐振单元，大大的缩小了尺寸，且具有过渡带陡峭，结构紧凑等优点。

2、采用双边电耦合微带线结构相比于单边电耦合结构，能够用较大的缝隙实现相等的电抗斜率效果；而在实际制作实物过程中，过小的缝隙难于加工实现、且存在较大的公差易引起带阻滤波器性能不稳定；双边电耦合微带线方案具有易于加工实现且性能稳定的优势。

3、采用立体耦合结构的滤波谐振单元，在某些特定的应用背景下如制作超窄过渡带合路器中具有明显的优势，不仅可缩小垂直传输线方向上的尺寸，同时也能通过中间的隔离PCB板增加频段隔离；在与其他部件级联时，隔离PCB板也能起到保护水平PCB上主传输线微带电路的作用。

附图说明

图1本发明带阻滤波器整体电路示意图；

图2本发明带阻滤波器整体电路原理图；

图3本发明滤波谐振器电路示意图；

图4本发明滤波谐振器原理图；

图5本发明滤波谐振器二端口网络原理图；

图6本发明谐振单元电抗斜率随耦合缝隙宽度变化曲线图；

图7本发明平面耦合带阻滤波器整体电路立体图；

图8本发明立体耦合结构带阻滤波器谐振单元立体图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

参考图1所示，本发明提供一种带阻滤波器，该带阻滤波器包括PCB板以及设置在PCB板1上的的滤波结构，该滤波结构包括主传输线2，以及与所述主传输线2耦合的谐振结构,所述谐振结构包括第一微带线3和第二微带线4,所述第一微带线3、第二微带线4分别与主传输线2耦合，对主传输线2中传输的信号同时进行滤波，其中第一微带线3和第二微带线4采用相同规格设置，所述第一微带线3、第二微带线4均相对主传输线2平行设置，第一微带线3和第二微带线4之间相互平行设置，且第一微带线3、第二微带线4互不重合。

其中第一微带线3、第二微带线4分与主传输线2刻蚀在PCB板1上。

在任一具体实施例中，所述带阻滤波器的PCB板1上设置有至少一个的所述的谐振结构，所有的滤波结构均共用主传输线2，所有的谐振结构通过主传输线2级联，为避免相邻谐振结构的耦合微带线之间的耦合影响，主传输线2不折叠水平一字排开。

第一微带线3和第二微带线4分别对进入主传输线2的信号进行耦合滤波，如图2、3所示，信号经由主传输线2的输入端21进入后，由输出端22输出，信号由主传输线2输入端21进来后，经过第一谐振结构，产生了阻带的第一个传输零点，通过主传输线2连接继续通过第二谐振结构，可以产生阻带第二个传输零点，同理通过第三个谐振结构后，通过微调各耦合微带线的长度，多个传输零点的叠加效果可以实现特定带宽的阻带抑制。

如图1、2所示，第一微带线3和第二微带线4均为一端开路一端短路设置。

具体地，第一微带线3包括开路端32和短路端31，短路端31通过金属孔8过孔接地。

具体地，第二微带线4包括开路端42和短路端41，短路端41通过金属孔8过孔接地。

优选地，所述第一微带线3的开路端32与主传输线2的输入端21同向或异向。

优选地，所述第二微带线4的开路端42与主传输线2的输入端21同向或异向。

具体地，所述第一微带线3和第二微带线4分别与主传输线2之间具有间距6。

优选地，所述间距6的宽度范围为的取值为0.35mm到0.55mm、0.55mm到0.6mm和0.6mm到1mm，其中耦合微带线的缝隙可以由以下的推导得到。如图4所示，示意了该滤波谐振器的电路原理图,其阻抗参数，谐振频率,电抗斜率,终端阻抗为；结合其二端口网络原理如图5所示，根据分析可得到,令在窄带情况下，则有,将其带入公式（4）中可导出,显然当时即谐振单元处于谐振频率是出现衰减极点。令=-3dB即时出现了3dB带宽=，故=，这个公式成功的找到了带阻带阻滤波器耦合谐振单元的频率响应与归一化电抗斜率之间的关系。再通过电磁仿真软件计算一系列耦合缝隙对应的滤波耦合谐振单元二端口频率响应，利用公式（5）计算出对应的电抗斜率，最后即可找出直观的谐振单元电抗斜率随耦合缝隙宽度变化曲线如图6所示，设计具体带阻滤波器时可根据所需的电抗斜率选取适当的缝隙宽度。

具体地，所述第一微带线3和第二微带线4为电长度为的一端开路一端短路的微带线。

具体地，所述第一微带线3和第二微带线4成夹角设置在主传输线2的两侧，所述夹角为90度和/或180度。

如图7所示，具体地，在任一具体实施例中，所述PCB板1包括金属地701,介质板702和顶层电路图703，所述滤波结构设置在顶层电路图703上。

更具体地，金属孔8为与金属地701连接的金属接地过孔。

实施例2

根据上述实施例一所述，如图8所示，还包括第二PCB板5，所述第二PCB板5设置在PCB板1上，第二PCB板5为竖直放置，第二PCB板5包括第二金属地501、第二介质板502、第二顶层电路图503。将PCB板1与第二PCB板5通过焊接共“地”，并通过焊接固定竖直第二PCB板5。其中所述第二微带线4设置在第二顶层电路图503上，第二微带线4与主传输线2平行设置。

其中，第二PCB板5为平行主传输线2延伸设置。

更具体地，第二微带线4上金属孔8为与第二金属地501连接的金属接地过孔。

这种实现方式，原理上与上一实施例相同，只是将双侧耦合电路中的一侧采用竖直放置，为立体耦合方式，结构变得稍微复杂，但可使用于特定的应用背景下。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滤波结构，其特征在于，包括主传输线，以及与所述主传输线耦合的谐振结构,所述谐振结构包括第一微带线和第二微带线,所述第一、二微带线相对主传输线平行设置并分别与主传输线耦合，所述第一、二微带线一端开路一端短路。

2.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一、二微带线分别与主传输线等间距设置。

3.根据权利要求2所述的滤波结构，其特征在于，所述间距范围为【0.35，1】mm。

4.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一、二微带线为电长度为的一端开路一端短路的微带线。

5.根据权利要求4所述的滤波结构，其特征在于，所述第一微带线的开路端与主传输线的输入端同向或异向。

6.根据权利要求5所述的滤波结构，其特征在于，所述第二微带线的开路端与主传输线的输入端同向或异向。

7.根据权利要求1所述的滤波结构，其特征在于，所述第一、二微带线成夹角设置在主传输线的两侧，所述夹角为90度和/或180度。

8.一种带阻滤波器，其特征在于，包括PCB板以及设置在PCB上的至少一个的权利要求1～6任一所述的滤波结构。

9.根据权利要求8所述的带阻滤波器，其特征在于，所述PCB板反面为金属地，所述第一、二微带线用过孔短路接地。

10.根据权利要求8所述的带阻滤波器，其特征在于，还包括第二PCB板，所述第二pcb板与pcb板共地及垂直设置，所述第一微带线设置在第二pcb板上。