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CN115149230B - 一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器 - Google Patents

一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，包括平衡式差分输入端口A、平衡式差分输出端口B、四组四分之一波长非对称耦合传输线、两段四分之一波长差分传输线、两段四分之一波长滤波连接线、两段四分之一波长终端短路线、四段谐波抑制开路枝节和共模抑制补偿枝节。为了将平衡式滤波器作为单一器件设计的同时，实现超宽带滤波以及谐波抑制特性的功能拓展，本发明提供了一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，该平衡式滤波器除了具有抑制共模噪声的功能外，对于所输入的差模信号实现了超宽带滤波特性，并且拓展了谐波抑制功能解决了目前平衡式超宽带带通滤波器所存在的差模信号带外抑制特性较差的问题。

Description

一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器
技术领域
本发明涉及一种平衡式带通滤波器，具体涉及一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器。
背景技术
近年，平衡式电路在无线通信系统中发挥着重要作用。相对于非平衡的单端口输入和单端输出电路，平衡式电路可以高效地抑制环境噪声和内部有源器件产生的噪声，因而具有优越的电磁兼容特性。各种各样的射频微波器件，如滤波器、混频器和功率放大器等都被应用于平衡式的拓扑结构中。随着集成电路的飞速发展，对平衡式器件的需求会更加迫切。平衡式滤波器要求在差模信号输入时具有滤波特性，同时能够有效抑制共模噪声。平衡式滤波器可以通过一个单端口滤波器和两个巴伦来构造，但其面积巨大。因此，不额外添加巴伦，把平衡式滤波器作为单一器件来设计，是一个重要问题。
超宽带技术在民用及军事通信领域一直发挥着重要作用，由于其具有隐蔽性好、平均功率小、高处理增益、高传输速率及穿透能力强等特点愈发受到广泛关注，同时超宽的带宽也令其在通信技术领域具有强大的实用性、竞争力及生命力。基于微带技术的传统超宽带多模滤波器具有低损耗、高回波损耗和小尺寸等优点，但存在阻带较窄、带外抑制较差的缺点，无法满足超宽带滤波器高性能的要求，所以研究具有良好带外抑制特性的超宽带滤波器具有重大的意义。有鉴于此，确有必要提出一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，包括平衡式差分输入端口A、平衡式差分输出端口B、四组四分之一波长非对称耦合传输线、两段四分之一波长差分传输线、两段四分之一波长滤波连接线、两段四分之一波长终端短路线、四段谐波抑制开路枝节和共模抑制补偿枝节；
所述平衡式差分输入端口A包括输入端口A+和输入端口A-；
所述平衡式差分输出端口B包括输出端口B+和输出端口B-；
所述四组四分之一波长非对称耦合传输线包括第一非对称耦合传输线、第二非对称耦合传输线、第三非对称耦合传输线和第四非对称耦合传输线；
所述两段四分之一波长差分传输线包括第一差分传输线和第二差分传输线；
所述两段四分之一波长滤波连接线包括第一滤波连接线和第二滤波连接线；
所述两段四分之一波长终端短路线包括第一终端短路线和第二终端短路线；
所述四段谐波抑制开路枝节包括第一谐波抑制开路枝节、第二谐波抑制开路枝节、第三谐波抑制开路枝节和第四谐波抑制开路枝节；
所述第一非对称耦合传输线包括第一低阻抗传输线和第一高阻抗传输线；其中所述第一低阻抗传输线一端与输入端口A+相连接、另一端开路；所述第一高阻抗传输线一端开路、另一端与第一滤波连接线相连接；
所述第一差分传输线一端接于输入端口A+和第一低阻抗传输线连接处、另一端与第二差分传输线相连接；所述第二差分传输线一端接于输入端口A-和第二低阻抗传输线连接处、另一端与第一差分传输线相连接；
所述第一滤波连接线一端接于第一高阻抗传输线和第三高阻抗传输线连接处、另一端与第二滤波连接线相连接；所述第二滤波连接线一端接于第二高阻抗传输线和第四高阻抗传输线连接处、另一端与第一滤波连接线相连接；
所述第一终端短路线一端接于输出端口B+和第三低阻抗传输线连接处，另一端接地短路；所述第二终端短路线一端接于输出端口B-和第四低阻抗传输线连接处，另一端接地短路；
所述第一谐波抑制开路枝节、第二谐波抑制开路枝节、第三谐波抑制开路枝节和第四谐波抑制开路枝节具有相同的结构；其中所述第一谐波抑制开路枝节一端接入于第一高阻抗传输线之中、另一端开路；
所述共模抑制补偿枝节一端接于第一差分传输线和第二差分传输线连接处、另一端开路。
进一步的，所述第一非对称耦合传输线、第二非对称耦合传输线、第三非对称耦合传输线和第四非对称耦合传输线具有相同的结构。
进一步的，通过调整第一非对称耦合传输线、第二非对称耦合传输线、第三非对称耦合传输线和第四非对称耦合传输线从而调节差模信号的滤波特性。
进一步的，通过调整第一谐波抑制开路枝节、第二谐波抑制开路枝节、第三谐波抑制开路枝节和第四谐波抑制开路枝节的接入位置、阻抗值以及电长度，从而调节差模信号的谐波抑制特性。
进一步的，通过调整共模抑制补偿枝节的阻抗值和电长度从而调节共模信号的抑制特性。
为了将平衡式滤波器作为单一器件设计的同时，实现超宽带滤波以及谐波抑制特性的功能拓展，本发明提供了一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，该平衡式滤波器除了具有抑制共模噪声的功能外，对于所输入的差模信号实现了超宽带滤波特性，并且拓展了谐波抑制功能解决了目前平衡式超宽带带通滤波器所存在的差模信号带外抑制特性较差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器的结构示意图；
图2是本发明一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器差模信号激励下的混合S参数幅度曲线图；
图3是本发明一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器共模信号激励下的混合S参数幅度曲线图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1所示的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器包括：平衡式差分输入端口A、平衡式差分输出端口B、四组四分之一波长非对称耦合传输线、两段四分之一波长差分传输线、两段四分之一波长滤波连接线、两段四分之一波长终端短路线、四段谐波抑制开路枝节和共模抑制补偿枝节5。
所述平衡式差分输入端口A包括输入端口A+1和输入端口A-2；
所述平衡式差分输出端口B包括输出端口B+3和输出端口B-4；
所述四组四分之一波长非对称耦合传输线包括第一非对称耦合传输线6、第二非对称耦合传输线7、第三非对称耦合传输线8和第四非对称耦合传输线9；
所述两段四分之一波长差分传输线包括第一差分传输线10和第二差分传输线11；
所述两段四分之一波长滤波连接线包括第一滤波连接线12和第二滤波连接线13；
所述两段四分之一波长终端短路线包括第一终端短路线14和第二终端短路线15；
所述四段谐波抑制开路枝节包括第一谐波抑制开路枝节16、第二谐波抑制开路枝节17、第三谐波抑制开路枝节18和第四谐波抑制开路枝节19；
所述第一非对称耦合传输线6、第二非对称耦合传输线7、第三非对称耦合传输线8和第四非对称耦合传输线9具有相同的结构；所述第一非对称耦合传输线6包括第一低阻抗传输线61和第一高阻抗传输线62；其中所述第一低阻抗传输线61一端与输入端口A+1相连接，另一端开路；所述第一高阻抗传输线62一端开路，另一端与第一滤波连接线12相连接；
所述第一差分传输线10一端接于输入端口A+1和第一低阻抗传输线61连接处，另一端与第二差分传输线11相连接；所述第二差分传输线11一端接于输入端口A-2和第二低阻抗传输线71连接处，另一端与第一差分传输线10相连接；
所述第一滤波连接线12一端接于第一高阻抗传输线62和第三高阻抗传输线82连接处，另一端与第二滤波连接线13相连接；所述第二滤波连接线13一端接于第二高阻抗传输线72和第四高阻抗传输线92连接处，另一端与第一滤波连接线12相连接；
所述第一终端短路线14一端接于输出端口B+3和第三低阻抗传输线81连接处，另一端接地短路；所述第二终端短路线15一端接于输出端口B-4和第四低阻抗传输线91连接处，另一端接地短路；
所述第一谐波抑制开路枝节16、第二谐波抑制开路枝节17、第三谐波抑制开路枝节18和第四谐波抑制开路枝节19具有相同的结构；其中所述第一谐波抑制开路枝节16一端接入于第一高阻抗传输线62之中，另一端开路；
所述共模抑制补偿枝节5一端接于第一差分传输线10和第二差分传输线11连接处，另一端开路。
通过调整第一非对称耦合传输线6、第二非对称耦合传输线7、第三非对称耦合传输线8和第四非对称耦合传输线9从而调节差模信号的滤波特性。
通过调整第一谐波抑制开路枝节16、第二谐波抑制开路枝节17、第三谐波抑制开路枝节18和第四谐波抑制开路枝节19的接入位置、阻抗值以及电长度，从而调节差模信号的谐波抑制特性。
通过调整共模抑制补偿枝节5的阻抗值和电长度，从而调节共模信号的抑制特性。
为了对本发明所提供的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器做进一步说明，下面以本发明技术方案为前提下进行实施的具体实例进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
具体实例：本实例列举了一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器。如图2所示，本发明所述的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器在中心频率2.6GHz处差模信号激励下的输入端口反射系数|SddAA|为-28.5dB，差模传输系数|SddBA|为-0.23dB，3dB差模传输相对带宽为108％，同时在4.28GHz到12.14GHz的宽阻带内，谐波抑制均优于20dB，差模信号的带外抑制范围可达到中心频率的4.7倍。如图3所示，本发明所述的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器在共模信号激励情况下，共模传输抑制|SccBA|从0到9.7GHz的频率范围内均小于-10dB。说明了本发明所述的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器不仅抑制了共模噪声并且对于差模信号实现了超宽带滤波特性以及谐波抑制的功能。
综上所述，本发明所述的一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器可以有效地抑制共模噪声，同时实现了对差模信号的超宽带滤波特性，并且拓展了平衡式滤波器的谐波抑制功能，从而增强了差模信号的带外抑制特性，因此非常适合应用于各类平衡式微波系统来提高系统的整体性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，其特征在于包括：平衡式差分输入端口A、平衡式差分输出端口B、四组四分之一波长非对称耦合传输线、两段四分之一波长差分传输线、两段四分之一波长滤波连接线、两段四分之一波长终端短路线、四段谐波抑制开路枝节和共模抑制补偿枝节(5)；
所述平衡式差分输入端口A包括输入端口A+(1)和输入端口A-(2)；
所述平衡式差分输出端口B包括输出端口B+(3)和输出端口B-(4)；
所述四组四分之一波长非对称耦合传输线包括第一非对称耦合传输线(6)、第二非对称耦合传输线(7)、第三非对称耦合传输线(8)和第四非对称耦合传输线(9)；
所述两段四分之一波长差分传输线包括第一差分传输线(10)和第二差分传输线(11)；
所述两段四分之一波长滤波连接线包括第一滤波连接线(12)和第二滤波连接线(13)；
所述两段四分之一波长终端短路线包括第一终端短路线(14)和第二终端短路线(15)；
所述四段谐波抑制开路枝节包括第一谐波抑制开路枝节(16)、第二谐波抑制开路枝节(17)、第三谐波抑制开路枝节(18)和第四谐波抑制开路枝节(19)；
所述第一非对称耦合传输线(6)包括第一低阻抗传输线(61)和第一高阻抗传输线(62)；其中所述第一低阻抗传输线(61)一端与输入端口A+(1)相连接、另一端开路；所述第一高阻抗传输线(62)一端开路、另一端与第一滤波连接线(12)相连接；
所述第一差分传输线(10)一端接于输入端口A+(1)和第一低阻抗传输线(61)连接处、另一端与第二差分传输线(11)相连接；所述第二差分传输线(11)一端接于输入端口A-(2)和第二低阻抗传输线(71)连接处、另一端与第一差分传输线(10)相连接；
所述第一滤波连接线(12)一端接于第一高阻抗传输线(62)和第三高阻抗传输线(82)连接处、另一端与第二滤波连接线(13)相连接；所述第二滤波连接线(13)一端接于第二高阻抗传输线(72)和第四高阻抗传输线(92)连接处、另一端与第一滤波连接线(12)相连接；
所述第一终端短路线(14)一端接于输出端口B+(3)和第三低阻抗传输线(81)连接处，另一端接地短路；所述第二终端短路线(15)一端接于输出端口B-(4)和第四低阻抗传输线(91)连接处，另一端接地短路；
所述第一谐波抑制开路枝节(16)、第二谐波抑制开路枝节(17)、第三谐波抑制开路枝节(18)和第四谐波抑制开路枝节(19)具有相同的结构；其中所述第一谐波抑制开路枝节(16)一端接入于第一高阻抗传输线(62)之中，另一端开路；
所述共模抑制补偿枝节(5)一端接于第一差分传输线(10)和第二差分传输线(11)连接处、另一端开路。
2.根据权利要求1所述的具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，其特征在于：所述第一非对称耦合传输线(6)、第二非对称耦合传输线(7)、第三非对称耦合传输线(8)和第四非对称耦合传输线(9)具有相同的结构。
3.根据权利要求2所述的具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，其特征在于：通过调整第一非对称耦合传输线(6)、第二非对称耦合传输线(7)、第三非对称耦合传输线(8)和第四非对称耦合传输线(9)从而调节差模信号的滤波特性。
4.根据权利要求1所述的具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，其特征在于：通过调整第一谐波抑制开路枝节(16)、第二谐波抑制开路枝节(17)、第三谐波抑制开路枝节(18)和第四谐波抑制开路枝节(19)的接入位置、阻抗值以及电长度，从而调节差模信号的谐波抑制特性。
5.根据权利要求1所述的具有谐波抑制功能的平衡式超宽带带通滤波器，其特征在于：通过调整共模抑制补偿枝节(5)的阻抗值和电长度从而调节共模信号的抑制特性。
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