一种N阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构及滤波器

本发明涉及电磁场与微波，具体涉及一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构以及四分之一波长均匀阻抗高带外抑制电耦合滤波器和四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器。

背景技术：

1、目前，磁学理论与微波毫米波技术广泛的应用于民用与工业等领域。其中，微波毫米波技术在医疗成像系统、雷达通讯系统、高速无线通信系统和遥感遥测系统等电子系统中得到了广泛的发展。滤波器作为射频前端的工作器件，能够滤除信道中的噪声和杂散频率，其在整个通信系统中起着至关重要的作用。随着整个通信系统的高速发展，对滤波器的质量、体积、高选择性、高集成度、高带外抑制等有着较高的要求。国内外诸多学者在滤波器带外抑制方面做了大量的研究工作。最常见的方法是缺陷地法（dgs）,它可以在不改变微带面大小的情况下，根据表面电路情况做出各种形式的槽以达到滤去寄生通带的效果。但dgs电路的引入会使插入损耗变大、带内波纹差。

2、传统技术存在以下技术问题：

3、过耦合结构法利用输入输出级的过度耦合，以补偿奇、偶模相速差，在二倍频率处产生零点，从而达到抑制谐波的目的。但这种滤波器会大大增加电路的尺寸。介质基板覆盖法利用高介电常数介质对微带线的奇模影响较大，而对偶模影响较小，以起到均衡的作用，使奇偶模相速差均衡在千分之几，从而消除了寄生通带的产生。但这种滤波器的微带线周围电场发生变化，使中心频率飘移较大。采用谐振器之间交叉耦合的方法可较容易实现广义切比雪夫滤波器，目前已得到广泛的应用。这种设计方法普遍应用于波导滤波器设计或发夹型滤波器当中，但是需要增加滤波器的阶数，进而造成尺寸的增加与损耗的增大。

技术实现思路

1、本发明为解决现有滤波器中心频率飘移较大以及增加滤波器的阶数导致尺寸增加、损耗增大的问题，提供了一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构，设置耦合线，通过调控耦合线的位置引入主模的电耦合路径同时抑制二次谐波的电耦合路径，实现高带外抑制的性能，电耦合结构灵活，而且电路较为简单。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提出一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构，包括n个谐振器，所述谐振器包括顶层金属层、中间介质层、底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层相互平行，所述中间介质层、顶层金属层和底层金属层对应开设有过孔，所述过孔垂直开设，过孔为圆形通孔，过孔的内环面设置有金属镀层，所述金属镀层与底层金属层相接，形成短路端；

3、n个所述谐振器之间设置有耦合线，所述耦合线的数量为n-1，相邻两个所述谐振器通过耦合线连接，所述耦合线为矩形结构，耦合线用于引入主模的电耦合路径，并抑制寄生通带的电耦合路径；

4、n个谐振器通过n-1个耦合线阵列连接形成n阶滤波器，阵列的第一个所述谐振器的输入端作为n阶滤波器的输入端口，阵列的第n个所述谐振器的输出端作为n阶滤波器的输出端口，所述n≥2，且n为正整数包括n个谐振器，所述谐振器包括顶层金属层、中间介质层、底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层相互平行，所述中间介质层、顶层金属层和底层金属层对应开设有过孔，所述过孔垂直开设，过孔为圆形通孔，过孔的内环面设置有金属镀层，所述金属镀层与底层金属层相接，形成短路端；

5、n个所述谐振器之间设置有耦合线，所述耦合线的数量为n-1，相邻两个所述谐振器通过耦合线连接，所述耦合线为矩形结构，耦合线用于引入主模的电耦合路径，并抑制寄生通带的电耦合路径；

6、n个谐振器通过n-1个耦合线阵列连接形成n阶滤波器，阵列的第一个所述谐振器的输入端作为n阶滤波器的输入端口，阵列的第n个所述谐振器的输出端作为n阶滤波器的输出端口，所述n≥2，且n为正整数。

7、进一步地，所述n阶滤波器的输入端口和输出端口由微带传输线构成，且设置于所述顶层金属层上。

8、本发明第二方面提出一种四分之一波长均匀阻抗高带外抑制电耦合滤波器，包括n阶四分之一波长高带外抑制电耦合滤波器结构，所述谐振器为n字型结构，所述过孔靠近曲线侧开设。

9、进一步地，所述耦合线设置于远离短路端的一侧，耦合线与短路端之间的距离约为2/3倍的谐振器长度。

10、本发明第三方面提出一种四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器，包括n阶四分之一波长高带外抑制电耦合滤波器结构，所述谐振器设置有高阻抗线和低阻抗线，所述高阻抗线和低阻抗线之间设置有阻抗比。

11、进一步地，所述谐振器为倒置的凸字形结构，所述过孔靠近所述谐振器的高阻抗线位置开设。

12、进一步地，所述耦合线设置于低阻抗线位置，耦合线与短路端之间的距离约为1/2倍的谐振器外凸端边长。

13、通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

14、（1）本发明提供一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构，本发明通过加入耦合线并调控耦合线的位置，以达到引入主模的电耦合路径且抑制寄生通带的电耦合路径，将寄生通带抑制在4倍频处或5倍频处，而实现高带外抑制的性能。

15、（2）本发明通过级联的方式来增加滤波器的阶数, 电耦合结构灵活，而且电路较为简单。

16、（3）本发明通过n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构得到一种四分之一波长均匀阻抗高带外抑制电耦合滤波器。

17、（4）本发明通过n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构得到一种四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器。通过调控高阻抗线与低阻抗线的阻抗比，使谐振单元的模式一和模式二的中心频率相差4倍，然后在在相邻谐振器低阻抗微带线间通过调控耦合线的位置引入主模的电耦合路径同时抑制寄生通带的电耦合路径，将寄生通带抑制在5倍频处，更进一步拓宽阻带带宽，从而实现高带外抑制的性能。

技术特征：

1.一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构，其特征在于，包括n个谐振器（1），所述谐振器（1）包括顶层金属层、中间介质层、底层金属层，所述顶层金属层和底层金属层相互平行，所述中间介质层、顶层金属层和底层金属层对应开设有过孔（2），所述过孔（2）垂直开设，过孔（2）为圆形通孔，过孔（2）的内环面设置有金属镀层，所述金属镀层与底层金属层相接，形成短路端；

2.根据权利要求1所述的一种n阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构，其特征在于，所述n阶滤波器的输入端口（4）和输出端口（5）由微带传输线构成，且设置于所述顶层金属层上。

3.一种四分之一波长均匀阻抗高带外抑制电耦合滤波器，其特征在于，包括权利要求1所述的n阶四分之一波长高带外抑制电耦合滤波器结构，所述谐振器（1）为n字型结构，所述过孔（2）靠近曲线侧开设。

4.根据权利要求3所述的一种四分之一波长均匀阻抗高带外抑制电耦合滤波器，其特征在于，所述耦合线（3）设置于远离短路端的一侧，耦合线（3）与短路端之间的距离约为2/3倍的谐振器（1）长度。

5.一种四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器，其特征在于，包括权利要求1所述的n阶四分之一波长高带外抑制电耦合滤波器结构，所述谐振器（1）设置有高阻抗线和低阻抗线，所述高阻抗线和低阻抗线之间设置有阻抗比。

6.根据权利要求5所述的一种四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器，其特征在于，所述谐振器（1）为倒置的凸字形结构，所述过孔（2）靠近所述谐振器（1）的高阻抗线位置开设。

7.根据权利要求6所述的一种四分之一波长sir高带外抑制电耦合滤波器，其特征在于，所述耦合线（3）设置于低阻抗线位置，耦合线（3）与短路端之间的距离约为1/2倍的谐振器（1）外凸端边长。

技术总结
本发明涉及一种N阶四分之一波长高带外抑制滤波器结构及滤波器，包括N个谐振器，谐振器包括顶层金属层、中间介质层、底层金属层，顶层金属层和底层金属层相互平行，中间介质层、顶层金属层和底层金属层对应开设有过孔，过孔垂直开设，过孔为圆形通孔，过孔的内环面设置有金属镀层，金属镀层与底层金属层相接，形成短路端；N个谐振单过孔设置金属层，与底层金属板相接，形成短路端。元之间设置有耦合线，耦合线的数量为N‑1，相邻两个谐振器通过耦合线连接，耦合线为矩形结构。本发明设置耦合线，通过调控耦合线的位置引入主模的电耦合路径同时抑制寄生通带的电耦合路径，实现高带外抑制的性能，电耦合结构灵活，而且电路较为简单。

技术研发人员：龚克,韩嘉慧,范春凤,孙金土,刘彦,陈天歌,胡雪惠,刘庆
受保护的技术使用者：信阳师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13