小型化宽带平面三路带通滤波器

1.本发明涉及一种小型化宽带平面三路带通滤波器，属于微波技术领域，可用于宽带接收系统以及对微波信号选择的应用。


背景技术：

2.滤波功分器在现代无线通信系统中扮演着重要的角色。滤波功分器的小型化，宽阻带和平面化的特点推动了它的应用。随着未来器件越来越高密度集成，器件的小型化是未来器件和微波系统发展的必经之路，当然，滤波功分器也不例外。同时，为了保障宽带通信系统的稳定性，那么在较宽的频段范围内，具有高性能的平面滤波功分器是必不可少的。相比于腔体带状线而言，微带平面结构是一种常见的微波电路实现结构，具有加载实现方便，成本低，易于与有源器件结合等优点。因此，小型化三线耦合三路宽面滤波功分器高度吻合现代无线通信器件设计的要求。
3.传统滤波功分器的输出端口大部分都是偶数，相比较传统偶数输出端口fpd，奇数输出端口的fpd的设计比较困难，因为奇数输出端口fpd的设计和制造更加困难，例如谐振器之间的耦合、线宽、间距等因素的实际处理。于是本发明涉及一种小型化三线耦合三路宽带平面滤波功分器弥补这方面的空白。


技术实现要素：

4.本发明目的是提出一种能够实现奇数输出端口和偶数输出端口的良好隔离的小型化宽带平面三路带通滤波器。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种小型化宽带平面三路带通滤波器，包括第一层的金属微带线和贴片电容，第二层的微带介质板，以及第三层的接地金属板；所述金属微带线包括四个输入/输出馈线和三线耦合结构，在所述输入/输出馈线两侧对称设置有输出端口耦合线、与所述输出端口耦合线并联于第一主耦合线起始端的第一短截线；所述三线耦合结构包括第二主耦合线和对称设置于第二主耦合线两侧的两条第一主耦合线，所述第一主耦合线末端通过第一方阻与接地金属通孔连接，两条所述第一主耦合线末端通过第二方阻相连，所述第二主耦合线末端桥接金丝、第四输出端口耦合线以及与所述第四输出端口耦合线并联于所述第四输出端口的第二短截线，所述桥接金丝在所述第二方阻上方。
6.作为本发明的进一步改进，所述第一主耦合线和所述第二主耦合线的电长度均为四分之一波长。
7.作为本发明的进一步改进，宽带平面三路带通滤波器还包括开槽结构，所述开槽结构设于所述第二主耦合线的正下方，用以调整耦合强度。
8.作为本发明的进一步改进，当改变所述第一短截线的长度和线宽时，所述第一输入端口到所述第二输出端口通带的中心频率和通带带宽、第一输入端口到第三输出端口通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。
9.作为本发明的进一步改进，当改变所述第二短截线的长度和线宽时，所述第一输
入端口到第四输出端口通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。
10.作为本发明的进一步改进，所述三线耦合线结构中的第一主耦合线末端相连的第二方阻用以将第二输出端口和第三输出端口进行隔离。
11.与现有技术相比，本发明的小型化宽带平面三路带通滤波器，具有尺寸小、易于加工、成本低和奇数输出端口等优点，阻带很宽，且在一个周期内含有三个传输零点，有利于应用在宽带系统中。
附图说明
12.图1为本发明一优选实施例的小型化宽带平面三路带通滤波器的立体结构图。
13.图2(a)为图1的俯视图，图2(b)是图2(a)的局部右视图。
14.图3为本发明一优选实施例的宽带平面三路带通滤波器的方针频率响应曲线图。
15.100-小型化宽带平面三路带通滤波器；
16.1-接地金属板，2-开槽结构，3-微带介质板，4-金属微带线，5-输入/输出馈线，6-输出端口耦合线，7-第一短截线，8-第一主耦合线，9-第二主耦合线，10-第一方阻，11-接地金属通孔，12-第二方阻，13-桥接金丝，14-第四输出端口耦合线，15-第二短截线，22-第二输出端口，23-第三输出端口，24-第四输出端口。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
18.在此，需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
19.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
20.请参阅图1～图3所示，为本发明一优选实施例的小型化宽带平面三路带通滤波器100，包括第一层的金属微带线4和贴片电容，第二层的微带介质板3，以及第三层的接地金属板1；金属微带线4包括四个输入/输出馈线5和三线耦合结构，在所述输入/输出馈线5两侧对称设置有输出端口耦合线6、与所述输出端口耦合线6并联于第一主耦合线8起始端的第一短截线7；三线耦合结构包括第二主耦合线9和对称设置于第二主耦合线9两侧的两条第一主耦合线8，第一主耦合线8末端通过第一方阻10与接地金属通孔连接，两条第一主耦合线8末端通过第二方阻12相连，第二主耦合线9末端桥接金丝13、第四输出端口耦合线14以及与第四输出端口耦合线14并联于第四输出端口24的第二短截线15，桥接金丝13在第二方阻12上方。
21.在一些实施例中，第一方阻10的电阻为50ω，第二方阻12的电阻为100ω，在其他实施例中，电阻值可是其他数值，本发明对此不作限制。
22.第一主耦合线8和第二主耦合线9的电长度均为四分之一波长。
23.宽带平面三路带通滤波器100还包括开槽结构2，开槽结构2设于第二主耦合线9的正下方，配置为调整耦合强度。
24.当改变第一短截线7的长度和线宽时，第一输入端口到第二输出端口22通带的中心频率和通带带宽、第一输入端口到第三输出端口23通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。
25.当改变第二短截线15的长度和线宽时，第一输入端口到第四输出端口24通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。
26.三线耦合线结构中的第一主耦合线8末端相连的第二方阻12用以将第二输出端口22和第三输出端口23进行隔离。
27.如图1～3所示，下面为本发明的一种小型化宽带平面三路带通滤波器100的具体实施例，包括第三层的接地金属板1和开槽结构2，第二层的微带介质板3和第一层的金属微带线4、第一方阻10、第二方阻12，接地金属通孔11和桥接金丝13，构成的电路结构。如图1所示，金属微带线4包含第一主耦合线8，三线耦合结构包括第二主耦合线9，输出端口耦合线6，第四输出端口耦合线14，第一短截线7和第二短截线15，其中第一短截线7和第二短截线15均为开路二分之一波长短截线。四个输入/输出馈线5分别处于电路结构边，三线耦合结构中的第二主耦合线9的一端与端口馈线相连，另一端与第四输出端口耦合线14以桥接金丝13的方式连接。第四输出端口耦合线14的另一端与第四输出端口24相连且并联开路二分之一波长短截线，并联的二分之一波长短截线，可以是其它形式，如并联个二分之一波长短截线，第四输出端口耦合线14的另一端与第二短截线15并联在第四输出端口24。
28.为了实现宽阻带和小型化的特性，在三线耦合结构正下方的接地金属层设计开槽结构2，其中耦合线的设计，首先，电路仿真软件ads算出理想耦合传输线的阻抗，同时，设定其电长度均为四分之一波长。
29.如图3所示，是本发明的小型化宽带平面三路带通滤波器100的仿真频率响应曲线图。在仿真的频率曲线中，阻带内有三个传输零点，同时插损损耗均在15db以上的频段范围是2.6ghz-4.4ghz(相对带宽为50％)，端口隔离均在20db以上，实验结果验证了该技术方案具有良好的阻带带宽，优异的抑制特性和稳定的性能。
30.综上所述，本发明的一种小型化宽带平面三路带通滤波器100，在阻带内能够实现三个传输零点，同时其阻带相对带宽达到了50％，可以很好的应用在宽带系统中。并且，本发明还具有小尺寸(尺寸只有0.4波导波长*0.25波导波长(中心频率的波导波长)、重量轻，加工简单和制造成本低的特点。
31.以上实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不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作用下所作的改变、修饰、替代、组合、简化、均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，包括第一层的金属微带线(4)和贴片电容，第二层的微带介质板(3)，以及第三层的接地金属板(1)；所述金属微带线(4)包括四个输入/输出馈线(5)和三线耦合结构，在所述输入/输出馈线(5)两侧对称设置有输出端口耦合线(6)、与所述输出端口耦合线(6)并联于第一主耦合线(8)起始端的第一短截线(7)；所述三线耦合结构包括第二主耦合线(9)和对称设置于第二主耦合线两侧的两条第一主耦合线(8)，所述第一主耦合线(8)末端通过第一方阻(10)与接地金属通孔(11)连接，两条所述第一主耦合线(8)末端通过第二方阻(12)相连，所述第二主耦合线(9)末端桥接金丝(13)、第四输出端口耦合线(14)以及与所述第四输出端口耦合线(14)并联于所述第四输出端口(24)的第二短截线(15)，所述桥接金丝(13)在所述第二方阻(12)上方。2.根据权利要求1所述的小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，所述第一主耦合线(8)和所述第二主耦合线(9)的电长度均为四分之一波长。3.根据权利要求1所述的小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，宽带平面三路带通滤波器还包括开槽结构(2)，所述开槽结构(2)设于所述第二主耦合线(9)的正下方，配置为调整耦合强度。4.根据权利要求1所述的小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，当改变所述第一短截线(7)的长度和线宽时，所述第一输入端口到所述第二输出端口(22)通带的中心频率和通带带宽、第一输入端口到第三输出端口(23)通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。5.根据权利要求1所述的小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，当改变所述第二短截线(15)的长度和线宽时，所述第一输入端口到第四输出端口(24)通带的中心频率和通带带宽均会发生改变。6.根据权利要求1所述的小型化宽带平面三路带通滤波器，其特征在于，所述三线耦合线结构中的第一主耦合线末端相连的第二方阻(12)用以将第二输出端口(22)和第三输出端口(23)进行隔离。

技术总结
本发明公开了一种小型化宽带平面三路带通滤波器，其包括第一层的金属微带线和贴片电容、第二层的微带介质板、以及第三层的接地金属底板和开槽结构；其中金属微带线包括四个输入/输出馈线，一个三线耦合结构，三个耦合线，三个与耦合线并联于输出端口的短截线，一对在三线耦合结构末端的接地金属通孔，第一方阻和第二方阻以及和一对桥接金丝，与现有技术相比，本发明的小型化三线耦合三路宽带平面滤波器通过改变并联开路短截线的位置优化阻带带宽，通过改变开路短截线的长度，进而改变滤波器的中心频率，改变三线耦合结构的间距和线宽，进而改变滤波器回波损耗，尺寸小，同时具有宽阻带的特性，使得宽带系统具有更多的性能。使得宽带系统具有更多的性能。使得宽带系统具有更多的性能。


技术研发人员：高源 刘宝光 郭风凯 程勇 程崇虎
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/31