基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器

本发明属于微波电子元器件，更具体地，涉及一种基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器。

背景技术：

1、目前无线移动通信业务采用多个通信体制标准并存的方式进行信号传输，且随着无线通信快速发展，对高性能、小型化的射频微波电路有愈加强烈的需求。而通信系统中的滤波电路，不仅能够滤除各种无用噪声信号，还能抑制频带间的信号干扰，在保障无线通信的高质量和稳定性工作方面起到至关重要的作用。因此，研究小型化、高性能的多频带通滤波器，成为了越来越多的科研人员持续关注的热点问题。

2、带通滤波器可以让通带内的信号很好的通过，滤除通带以外的信号，实现滤波器频率选择特性。随着现代通信技术的不断发展，所需信号的带宽越来越宽，此时对超宽带的要求越来越高，所以基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器具有很高的实用价值。

3、uwb(ultra-wideband)超宽带技术是一种使用1ghz以上频率带宽的无线载波通信技术，uwb滤波器是现代通信系统中非常重要的组成部分。按照美国联邦通信委员会(fcc)的规定，3.1ghz～10.6ghz为室内超宽带系统(indoor uwb systems)和手持式超宽带系统(hand held uwb systems)使用的频带范围，22ghz～29ghz为车载雷达系统的工作频带。

4、自从2002年2月fcc将3.1ghz～10.6ghz频段解禁，学术界和工业界引起了超宽带无线系统的研究热潮，在商业上有很高的应用价值。uwb滤波器是超宽带无线系统中的一种核心器件，其中心频率为6.58ghz，相对带宽大于100％，成为学者们的关注热点和重点。

5、目前设计超宽带滤波器的主要方法有：(1)多模谐振器结构(2)开口环谐振器结构；集成化、小型化、低损耗一直是超宽带带通滤波器设计关注的重点。多模谐振器结构尺寸小、插入损耗低，可以很好的满足设计要求，而一般多模谐振器结构的滤波器尺寸较大，拓扑结构复杂，不易集成和加工。因此，亟需设计出一款尺寸小，结构紧凑、可实现性高、结构上无干涉、基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种尺寸小、可实现性高、结构上无干涉、通带性能好、基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，包括介质基板、设置于所述介质基板上表面的贴片微带线和设置于所述介质基板下表面的接地板；

3、所述贴片微带线包括输入端口馈线、第一耦合枝节、第二谐振枝节、第三低阻抗枝节、第四谐振枝节、第五耦合枝节和输出端口馈线；

4、所述第二谐振枝节、第四谐振枝节分别与所述第三低阻抗枝节两端相连；所述第一耦合枝节包括第一下端平行耦合线和第一上端平行耦合线，所述第一下端平行耦合线与输入端口馈线相连，第一上端平行耦合线与所述第二谐振枝节相连；所述第五耦合枝节包括第五下端平行耦合线和第五上端平行耦合线，所述第五下端平行耦合线与所述输出端口馈线相连，所述第五上端平行耦合线与所述第四谐振枝节相连。

5、优选地，所述第二谐振枝节包括第二上端开路枝节和第二下端短路枝节；所述第三低阻抗枝节包括左侧枝节连接线和右侧枝节连接线；所述第四谐振枝节包括第四上端开路枝节和第四下端短路枝节；

6、所述第二上端开路枝节、第二下端短路枝节分别与所述第一上端平行耦合线相连；所述第四上端开路枝节、第四下端短路枝节分别与所述第五上端平行耦合线相连；所述左侧枝节连接线与所述第二谐振枝节相连，所述右侧枝节连接线与所述第四谐振枝节相连；

7、所述第二下端短路枝节与第四下端短路枝节相连，并通过金属化过孔连接至地面。

8、优选地，所述第二谐振枝节与第四谐振枝节关于滤波器的中心对称设置且结构及尺寸相同。

9、优选地，所述第二谐振枝节与所述第四谐振枝节均为多弯折结构。

10、优选地，所述第一耦合枝节与第五耦合枝节关于滤波器的中心对称设置且结构及尺寸相同。

11、优选地，所述第二上端开路枝节的下端与第二下端短路枝节的上端相连，且所述第二上端开路枝节与第二下端短路枝节线宽相同。

12、优选地，所述第四上端开路枝节的下端与第四下端短路枝节的上端相连，且所述第四上端开路枝节与第四下端短路枝节线宽相同。

13、优选地，所述第一下端平行耦合线与第五下端平行耦合线均为尺寸相同的l形结构；所述第一上端平行耦合线与所述第五上端平行耦合线均为尺寸相同的l形结构。

14、优选地，所述左侧枝节连接线与右侧枝节连接线通过低阻抗线连接以形成所述第三低阻抗枝节，所述第三低阻抗枝节为t型结构。

15、优选地，所述接地板设有第一开窗槽和第二开窗槽；所述第一开窗槽设置于所述第一耦合枝节的正下方，所述第二开窗槽设置于所述第五耦合枝节的正下方。

16、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

17、1、本发明提出的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，由介质基板、接地板和基板表面的贴片微带线组成。贴片微带线包含：中心对称加载的多枝节多模谐振器结构，该结构可以在通带内产生多个传输极点；一对输入和输出端口，位于滤波器的左右两边，通过标准50欧姆微带线传输信号；背槽平行耦合线，实现多枝节多模谐振器与输入输出端口间的能量传输，耦合线的下端与输入、输出端口连接，通过弯折减小滤波器的尺寸，并且在平行耦合线的背面地板开窗提高耦合。弯折耦合线不会干扰临近谐振枝节，避免寄生效应，在获得小型化的同时，使器件具有良好的超宽带滤波特性。

18、2、本发明提出的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其无干涉的耦合枝节结构易于加工及测试。

19、3、本发明提出的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，通过设置弯折耦合线及蛇形枝节结构，减小了器件的横向尺寸和纵向尺寸，使其易于在射频电路中集成。

20、4、发明提出的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，接地板采用开窗槽的结构，增大了耦合量，避免耦合线间距离达到加工极限，易于加工且成品良率高。

技术特征：

1.一种基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，包括介质基板(8)、设置于所述介质基板(8)上表面的贴片微带线(1)和设置于所述介质基板(8)下表面的接地板(7)；

2.根据权利要求1所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第二谐振枝节(4)包括第二上端开路枝节(41)和第二下端短路枝节(42)；所述第三低阻抗枝节(5)包括左侧枝节连接线(51)和右侧枝节连接线(52)；所述第四谐振枝节(10)包括第四上端开路枝节(101)和第四下端短路枝节(102)；

3.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第二谐振枝节(4)与第四谐振枝节(10)关于滤波器的中心对称设置且结构及尺寸相同。

4.根据权利要求3所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第二谐振枝节(4)与所述第四谐振枝节(10)均为多弯折结构。

5.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第一耦合枝节(3)与第五耦合枝节(11)关于滤波器的中心对称设置且结构及尺寸相同。

6.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第二上端开路枝节(41)的下端与第二下端短路枝节(42)的上端相连，且所述第二上端开路枝节(41)与第二下端短路枝节(42)线宽相同。

7.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第四上端开路枝节(101)的下端与第四下端短路枝节(102)的上端相连，且所述第四上端开路枝节(101)与第四下端短路枝节(102)线宽相同。

8.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述第一下端平行耦合线(31)与第五下端平行耦合线(111)均为尺寸相同的l形结构；所述第一上端平行耦合线(32)与所述第五上端平行耦合线(112)均为尺寸相同的l形结构。

9.根据权利要求2所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述左侧枝节连接线(51)与右侧枝节连接线(52)通过低阻抗线连接以形成所述第三低阻抗枝节(5)，所述第三低阻抗枝节(5)为t型结构。

10.根据权利要求1所述的基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，其特征在于，所述接地板(7)设有第一开窗槽(9)和第二开窗槽(13)；所述第一开窗槽(9)设置于所述第一耦合枝节(3)的正下方，所述第二开窗槽(13)设置于所述第五耦合枝节(11)的正下方。

技术总结
本发明公开了基于平行耦合型多模谐振器的超宽带带通滤波器，属于微波电子元器件领域，包括介质基板、贴片微带线和接地板；贴片微带线包括输入端口馈线、第一耦合枝节、第二谐振枝节、第三低阻抗枝节、第四谐振枝节、第五耦合枝节和输出端口馈线；第二谐振枝节、第四谐振枝节与第三低阻抗枝节两端相连；第一耦合枝节的第一下端平行耦合线与输入端口馈线相连，第一上端平行耦合线与第二谐振枝节相连；第五耦合枝节的第五下端平行耦合线与输出端口馈线相连，第五上端平行耦合线与第四谐振枝节相连。本发明的滤波器不仅尺寸小、可实现性高、易于集成、成本低廉，同时还具备通带性能良好，插入损耗低的特点，有很高的实用价值。

技术研发人员：雷文,张猛,吕文中,梁飞,付明,王晓川,杨佳庆
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13