專利名稱：基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶通濾波器，尤其涉及一種具有可控帶寬和可調(diào)中心頻率的 三頻帶濾波器。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)對(duì)多模多頻帶通信系統(tǒng)的需求產(chǎn)生了對(duì)多帶濾波器的需求。以前的 耦合線濾波器只專注于諧振器的第一個(gè)諧振頻率設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多頻帶需要分別設(shè)計(jì) 多個(gè)濾波器，在費(fèi)用和空間占用上都比較浪費(fèi)。為了讓多個(gè)頻帶共享同一個(gè)諧振器，需要使用諧振器的高次諧振頻率。傳統(tǒng)的均勻阻抗諧振器只工作在第一諧振頻率/b，其高次諧振頻率固定在2/b, 3fo… 上。1997年M. Makimoto， S. Yamashita教授在IEEE Transactions Microwave Theory Techniques的第45期上綜合報(bào)道了階躍阻抗諧振器(三段式)，這種諧 振器可以通過調(diào)整各段傳輸線的阻抗去改變高次諧振頻率。階躍阻抗諧振器被成 功用于抑制濾波器的高次諧波。為了實(shí)現(xiàn)多頻段濾波器，最關(guān)鍵的是要設(shè)計(jì)在各頻段上提供所需耦合系數(shù)的耦 合結(jié)構(gòu)。普通的均勻?qū)ΨQ平行耦合線不能提供這些耦合系數(shù)。本發(fā)明提出了使用 級(jí)聯(lián)的兩組不對(duì)稱平行耦合線來實(shí)現(xiàn)三個(gè)頻帶上的耦合系數(shù)。在1975年到1990 年間不斷有學(xué)者提出分析不對(duì)稱平行耦合線阻抗矩陣的解析公式，比如1975年 V. Tripathi教授在IEEE Transactions Microwave Theory Techniques的MTT-23 期上發(fā)表的文章?；谶@些解析公式，耦合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單而快捷。發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本發(fā)明提出了一種由不對(duì)稱平行耦合線級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)的耦合結(jié)構(gòu)，拓 寬了耦合曲線的變化范圍，能夠滿足濾波器耦合系數(shù)要求。而本發(fā)明使用的五段 式階躍阻抗諧振器滿足了對(duì)濾波器三個(gè)工作頻率的控制要求。技術(shù)方案本發(fā)明的基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器包括兩條軸向?qū)ΨQ的輸入輸出級(jí)諧振器和位于該兩條軸向?qū)ΨQ的輸入輸出級(jí)諧振器之間的中間級(jí) 諧振器；其中，輸入輸出級(jí)諧振器由第一傳輸線、第二傳輸線、第三傳輸線、第 四傳輸線串聯(lián)構(gòu)成，第一平行耦合結(jié)構(gòu)與第四傳輸線連接；中間級(jí)諧振器由第六 傳輸線、第七傳輸線和第八傳輸線串聯(lián)構(gòu)成，第二平行耦合結(jié)構(gòu)與第六傳輸線、 第八傳輸線連接，并與第一平行耦合結(jié)構(gòu)對(duì)稱；在輸入輸出級(jí)諧振器的第二傳輸 線和第三傳輸線上連接有接觸耦合結(jié)構(gòu)，在接觸耦合結(jié)構(gòu)上設(shè)有輸入輸出端口。 所述的接觸耦合結(jié)構(gòu)連接在輸入輸出級(jí)諧振器的第二傳輸線和第三傳輸線的外 側(cè)。在所述的第一平行耦合結(jié)構(gòu)和第二平行耦合結(jié)構(gòu)是由第一不對(duì)稱平行耦合線 和第二不對(duì)稱平行耦合線級(jí)聯(lián)而成。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、 本發(fā)明能夠工作在三個(gè)可調(diào)諧的頻率。由多段傳輸線和耦合結(jié)構(gòu)組成的 諧振器確保了對(duì)濾波器工作頻率的調(diào)諧要求，不同的阻抗和相位長(zhǎng)度的傳輸線組 合可以獲得不同的三個(gè)諧振頻率。2、 本發(fā)明具有可調(diào)諧的通帶帶寬。選擇使用平行耦合結(jié)構(gòu)或者接觸耦合結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整各頻帶的耦合系數(shù)，獲得可調(diào)通帶帶寬和低的通帶反射。3、 本發(fā)明設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)單快捷；設(shè)計(jì)基于傳統(tǒng)濾波器綜合，設(shè)計(jì)過程全部有解析公式支持，對(duì)三維電磁仿真軟件的依賴度降低。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的平行耦合部分的細(xì)節(jié)圖。圖3是本發(fā)明的平行耦合部分的導(dǎo)納倒相器曲線圖。圖4是本發(fā)明的散射參數(shù)仿真及測(cè)量結(jié)果。以上的圖中有第一傳輸線l、第二傳輸線2、第三傳輸線3、第四傳輸線4、 第一平行耦合結(jié)構(gòu)5、第六傳輸線6、第七傳輸線7、第八傳輸線8、第二平行耦 合結(jié)構(gòu)9、接觸耦合結(jié)構(gòu)10、輸入輸出端口 11、第一不對(duì)稱平行耦合線12、第 二不對(duì)稱平行耦合線13。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的具有可控帶寬和可調(diào)中心頻率的三頻帶濾波器，包括輸入輸出級(jí)諧 振器的第一傳輸線l、第二傳輸線2、第三傳輸線3、第四傳輸線4，以及連接在輸入輸出級(jí)諧振器和中間級(jí)諧振器之間的不對(duì)稱平行耦合線組成的第一平行耦 合結(jié)構(gòu)5，中間級(jí)諧振器的第六傳輸線6、第七傳輸線7和第八傳輸線8，中間 級(jí)諧振器另一側(cè)的第二平行耦合結(jié)構(gòu)9，連接在輸入輸出級(jí)諧振器第二傳輸線2 和第三傳輸線3上的接觸耦合結(jié)構(gòu)10,在接觸耦合結(jié)構(gòu)10上設(shè)有輸出端口 11。 第一平行耦合結(jié)構(gòu)5和第二平行耦合結(jié)構(gòu)9是由第一不對(duì)稱平行耦合線12和第 二不對(duì)稱平行耦合線13對(duì)稱級(jí)聯(lián)而成。輸入輸出級(jí)諧振器和中間級(jí)諧振器各傳輸線段的阻抗和相位長(zhǎng)度可用于調(diào) 整獲得所需要的諧振頻率。接觸耦合結(jié)構(gòu)IO呈現(xiàn)彎折結(jié)構(gòu),觸點(diǎn)位置可以移動(dòng)來 調(diào)整輸入輸出級(jí)耦合系數(shù)。第一平行耦合結(jié)構(gòu)5和第二平行耦合結(jié)構(gòu)9可以通過 調(diào)整線寬度、間距和長(zhǎng)度獲得需求的中間級(jí)耦合系數(shù)，完成濾波器設(shè)計(jì)。 第六傳輸線6和第八傳輸線8呈現(xiàn)彎折來節(jié)省濾波器長(zhǎng)度。 圖3給出了平行耦合結(jié)構(gòu)在不同的不對(duì)稱平行耦合線寬度比的情況下，歸一 化導(dǎo)納倒相器曲線在歸一化頻率下的變化情況，由圖可見，曲線的最大值位置可 以有一個(gè)比較大的分布范圍，歸一化頻率下可以從0.4到0.6，而對(duì)稱平行線分 布在0.5不到的附近，由此可見不對(duì)稱平行耦合線拓寬了可獲得的耦合系數(shù)分 布。圖4給出了本發(fā)明的散射參數(shù)幅度(dB)仿真及測(cè)量結(jié)果比較，從圖我們可 以看出在中心頻率分別為2GHz、 3. 5GHz和5.8GHz上實(shí)現(xiàn)了相對(duì)帶寬6%的通帶， 設(shè)計(jì)基于三階切比雪夫原形濾波器設(shè)計(jì)，測(cè)量得到的通帶反射信號(hào)小于-18dB， 在第一和第二通帶差損優(yōu)于ldB,在第三通帶差損優(yōu)于2. 5dB。
權(quán)利要求
1、一種基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器，其特征在于該濾波器包括兩條軸向?qū)ΨQ的輸入輸出級(jí)諧振器和位于該兩條軸向?qū)ΨQ的輸入輸出級(jí)諧振器之間的中間級(jí)諧振器；其中，輸入輸出級(jí)諧振器由第一傳輸線(1)、第二傳輸線(2)、第三傳輸線(3)、第四傳輸線(4)串聯(lián)構(gòu)成，第一平行耦合結(jié)構(gòu)(5)與第四傳輸線(4)連接；中間級(jí)諧振器由第六傳輸線(6)、第七傳輸線(7)和第八傳輸線(8)串聯(lián)構(gòu)成，第二平行耦合結(jié)構(gòu)(9)與第六傳輸線(6)、第八傳輸線(8)連接，并與第一平行耦合結(jié)構(gòu)(5)對(duì)稱；在輸入輸出級(jí)諧振器的第二傳輸線(2)和第三傳輸線(3)上連接有接觸耦合結(jié)構(gòu)(10)，在接觸耦合結(jié)構(gòu)(10)上設(shè)有輸入輸出端口(11)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器，其特征在 于所述的接觸耦合結(jié)構(gòu)(10)連接在輸入輸出級(jí)諧振器的第二傳輸線(2)和第 三傳輸線(3)的外側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器，其特征在 于在所述的第一平行耦合結(jié)構(gòu)(5)和第二平行耦合結(jié)構(gòu)(9)是由第一不對(duì)稱平 行耦合線(12)和第二不對(duì)稱平行耦合線(13)級(jí)聯(lián)而成。
全文摘要
基于平行耦合線結(jié)構(gòu)的三頻帶濾波器涉及一種具有可控帶寬和可調(diào)中心頻率的三頻帶濾波器，輸入輸出級(jí)諧振器由第一傳輸線(1)、第二傳輸線(2)、第三傳輸線(3)、第四傳輸線(4)串聯(lián)構(gòu)成，第一平行耦合結(jié)構(gòu)(5)與第四傳輸線(4)連接；中間級(jí)諧振器由第六傳輸線(6)、第七傳輸線(7)和第八傳輸線(8)串聯(lián)構(gòu)成，第二平行耦合結(jié)構(gòu)(9)與第六傳輸線(6)、第八傳輸線(8)連接，并與第一平行耦合結(jié)構(gòu)(5)對(duì)稱；在輸入輸出級(jí)諧振器的第二傳輸線(2)和第三傳輸線(3)上連接有接觸耦合結(jié)構(gòu)(10)，在接觸耦合結(jié)構(gòu)(10)上設(shè)有輸入輸出端口(11)。本發(fā)明能工作于三頻帶濾波器、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、便于加工且成本低。
文檔編號(hào)H01P1/20GK101217210SQ20081001934
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者崔鐵軍, 強(qiáng) 程, 暉 趙 申請(qǐng)人:東南大學(xué)