基于枝节负载谐振器的宽带平衡带通滤波器的制作方法

本发明属于微波和射频，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：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

技术实现思路

1、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。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、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；

4、所述金属地板下表面蚀刻有缝隙线结构；

5、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；

6、所述带通滤波器结构还包括两个关于y轴镜像对称的l型阻抗微带线9、非对称第一阶梯阻抗微带线枝节7和非对称第二阶梯阻抗微带线枝节8，所述非对称第一阶梯阻抗微带线枝节7和所述非对称第二阶梯阻抗微带线枝节8均为l型回旋枝节；所述l型阻抗微带线9的内侧面对xoy坐标系的原点分布；

7、所述缝隙线结构包括各分别关于y轴镜像对称的一对阶梯阻抗缝隙线5与一对矩形低阻抗缝隙线6，处于y轴同一侧的所述阶梯阻抗缝隙线5与所述矩形低阻抗缝隙线6连接；所述阶梯阻抗缝隙线5位于所述u型微带线下方；

8、所述介质基板1还蚀刻有两个贯穿所述介质基板1的金属通孔3，每个所述金属通孔3与处于y轴同一侧的所述l型阻抗微带线9和所述阶梯阻抗缝隙线5连接。

9、在一些实施例中，本发明还包括以下技术特征：

10、两个所述u型微带线2关于所述xoy直角坐标系的y轴镜像对称。

11、每个所述u型微带线2包括一条矩形微带底2-2和连接于所述矩形微带底两端的两条矩形微带臂2-1，且两个u型微带线均可作为输入或者输出微带线，并关于xoy坐标系中的y轴镜像对称。

12、所述矩形微带底与x轴垂直，所述矩形微带臂与x轴平行。

13、所述矩形微带底和所述矩形微带臂的线宽相等。

14、非对称第一阶梯阻抗微带线7与非对称第二阶梯阻抗微带线8的l型回旋枝节起始边均与y轴平行；非对称第一阶梯阻抗微带线7沿x方向逆时针回旋90°，非对称第二阶梯阻抗微带线8沿y轴顺时针回旋，每次回旋90°。

15、所述非对称第一阶梯阻抗微带线枝节7包括低阻抗l型微带枝节7-1和连接在所述低阻抗l型微带枝节内侧短边中心，沿x轴正方向延伸的单线形高阻抗微带线7-2；所述非对称第二阶梯阻抗微带线枝节8为沿x轴负方向延伸l型回旋微带枝节，回旋方向的l型枝节位于x轴上侧，且末端枝节沿x轴负方向分布，所述低阻抗l型微带枝节与所述非对称第二阶梯阻抗微带线枝节8中回旋方向的l型枝节关于x轴平行。

16、所述阶梯阻抗缝隙线5为一段直线型阶梯阻抗缝隙线，包括相互连接的低阻抗矩形缝隙线5-1与高阻抗线形缝隙线5-2，所述高阻抗线形缝隙线的末端与所述矩形低阻抗缝隙线6的矩形短边相连，所述矩形低阻抗缝隙线6相对所述高阻抗线形缝隙线旋转90°。

17、每个所述u型微带线2包括一条矩形微带底和连接于所述矩形微带底两端的两条矩形微带臂，所述低阻抗矩形缝隙线蚀刻对应于所述矩形微带底下方的中间位置，且与所述矩形微带底的边平行。

18、所述金属通孔3的上端与所述l型阻抗微带线9的l型起始端相连，下端与阶梯阻抗缝隙线5中的高阻抗线形缝隙线末端相连。

19、本发明解决了尺寸小、频带窄、选择性低及共模干扰强的技术问题。

20、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

21、1、多谐振点实现良好带外抑制，选择性高：本发明在介质基板上印制的两条非对称第一阶梯阻抗微带线枝节和非对称第二阶梯阻抗微带线枝节，通过枝节位置的改变，在通频带内引入两个传输极点，实现了良好的通带带外抑制特性。

22、2、尺寸较小：本发明在介质基板上印制的两条非对称第一阶梯阻抗微带线枝节和非对称第二阶梯阻抗微带线枝节，通过将不同长度枝节进行l型回旋放置，并且添加金属过孔，可有效减小滤波器尺寸，使得本发明在同类滤波器中具有竞争力，结构简单灵活，不增加滤芯尺寸。

23、3、共模抑制效果较好：本发明在介质基板的上表面使用了u型微带线结构，在金属地板上蚀刻有关于xoy平面直角坐标系的y轴镜像对称的两个阶梯阻抗缝隙线，两者共同构成微带转缝隙结构，使差模信号相较于共模信号独立出来，实现良好的共模抑制，并且u型微带线结构有效的减小了尺寸，实现了板材的小型化。