专利名称：带通滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滤波器，尤其涉及一种带通滤波器。
背景技术：
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量，但将其他范围的频率分量衰 减到极低水平的滤波器。一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通频带，例如在通 频带内没有增益或者衰减，并且在通频带之外所有频率都被完全衰减掉。传统的带通滤波器通常用低通频带通滤波器与高通频带通滤波器组合来实现，而 且由于传统的带通滤波器通常使用多个电子元件，如电容、电感、电阻等形成滤波电路架 构，使得带通滤波器体积较大。且传统的电子元件控制插入损耗、回波损耗以及通频带之外 的信号抑制的效果并不理想，导致带通滤波器滤波性能不高。另外，对于高频带通滤波器用的谐振腔中，1/4波长谐振腔体积小，所以广泛应用。 但是，此种带通滤波器中，高频信号通常直接通过电容器件或电感器件接地，体积依然较 大，且安装应力以及焊接应力较大，降低了品质因数，导致带通滤波器滤波性能降低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种小型化且具有较佳滤波性能的带通滤波器。一种带通滤波器，其包括输入端、输出端以及连接输入端与输出端的滤波电路。所 述滤波电路包括一主传输线以及多段阻抗相同的短路传输线。每段短路传输线的一端并 联在所述主传输线上，每段短路传输线的另一端接地。所述主传输线以及短路传输线均为 四分之一波长无损耗传输线，信号在所述主传输线以及短路传输线上传输时的相位差为31 /2。与现有技术相比，本发明的带通滤波器通过使用短路传输线并联到主传输线上， 来代替普通的电子元件接地，使得带通滤波器体积减小，而且能够减少安装应力以及焊接 应力，提高短路传输线的品质因数，使得短路传输线3能够更好地将通频带之外的信号接 地，从而提高滤波性能。而且，由于主传输线为四分之一波长无损耗传输线，且信号在所述 主传输线以及短路传输线上传输时的相位差为η /2，使得主传输线的输入阻抗Zin无穷 大，滤波电路能够更好地将通频带信号传输出去，从而提高带通滤波器的性能。
图1为本发明实施方式提供的带通滤波器的结构示意图；图2为图1的带通滤波器的滤波电路的等效电路图；图3为使用图1的带通滤波器得到的通频带信号频率与插入损耗(IL)以及回波 损耗(RL)的波形图；图4为使用图1的带通滤波器得到的通频带以外的信号频率与信号衰减量(A)的 波形图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。如图1所示，本发明实施方式提供的带通滤波器100，其包括输入端10、输出端20 以及连接输入端10与输出端20的滤波电路30。本实施方式中，所述带通滤波器100具有 一基板5，所述滤波电路30通过溅镀方式形成在所述基板5上，可以理解，所述滤波电路30 也可以采用铜板蚀刻或者印刷的方式形成在所述基板5上。所述输入端10用于输入电磁信号，所述输出端20用于向其他连接设备(图未示) 输出经过滤波后的电磁信号。本实施方式中，输入端10、输出端20分别包括一微波接头11， 每个微波接头11通过一根金属线12与滤波电路30连接。滤波电路30包括一主传输线31以及五段阻抗相同的短路传输线32。主传输线31 用于传输通频带信号，其具有分布串联电感(L)、电容(C)以及电阻(R)的特性，当通频带信 号输入时，主传输线31上能够形成多个串联谐振回路，使得通频带信号能够全部通过串联 谐振回路，从而能够使主传输线31具有较好的传输效果。本实施方式中，所述主传输线31 为直线形，使得滤波电路30具有更短的覆盖距离，易于小型化。所述电容、电感和电阻特性 参数用单位长度的电感和单位长度的电容以及单位长度上的电阻或电导(G)来表示。本实 施方式中，主传输线31以及短路传输线32为微带线。具体的，主传输线31以及短路传输 线32均为印刷铜线。每段短路传输线32的一端并联在所述主传输线31上，另一端则接地，从而形成 多个短路回路，且使得所述滤波器100能够形成多阶滤波电路。本实施方式中，该多阶滤 波电路为四阶滤波电路。每段短路传输线32均为四分之一波长(信号波长)无损耗传输 线，以减小信号衰减量。信号在所述主传输线以及短路传输线上传输时的相位差为η/2， 信号传播速度较快。具体的，每段短路传输线32都具有分布并联电容、电感和电阻的特性， 使得每段短路传输线32能够具有并联谐振特性，从而能够将通频带之外的信号衰减到更 低。另外，每段所述短路传输线32的尺寸以及阻抗特性由先进设计系统(Advanced Design System，简称ADS)或计算机辅助工程(Computer-Aided ^igineering，简称CAE)程序，根据 设计目标模拟得到。本实施方式中，选用ADS模拟。ADS支持射频和系统设计工程师开发所 有类型的射频设计，包括从简单到复杂、从离散的射频/微波模块到用于通信和航天/国防 的集成单片微波集成电路(MMIC)，其是当今国内使用最多的微波/射频电路和通信系统仿 真软件软件。可以理解，短路传输线32的数量可以根据具体衰减要求来设计。以下以契比雪夫(Chebyshev)带通滤波器为例，说明上述带通滤波器的性能。所 述契比雪夫带通滤波器的通频带为3. 1千兆赫兹(GHz) 4. 8GHz，且当频率为2. 5GHz及 5. 8GHz时，所述契比雪夫带通滤波器衰减讯号30dB。同时，该契比雪夫带通滤波器采用上 述四阶滤波电路，即短路传输线32的数量为五段。由于主传输线31为四分之一波长无损耗传输线，每两段相邻的短路传输线32之 间的相位差为η /2，使得主传输线31的输入阻抗满足Zin = jZOtanii 1，其中，Zin为主传 输线31的输入阻抗，ZO为主传输线31的特性阻抗，β为相位常数，1为两段相邻的短路传 输线32之间的主传输线31的长度。对于通频带信号，Zin趋于无穷大，因此，该主传输线31上能够形成多个谐振回路，使得通频带信号能够很好地从主传输线31传输出去。另外， 对于通频带之外的频带，由于使用溅镀方式将短路传输线32并联到主传输线31上，减少了 安装应力以及焊接应力，提高了短路传输线32的品质因数，使得短路传输线32能够更好地 将通频带之外的信号接地，从而更好地消除干扰杂讯。如图3、图4所示，对本发明的带通滤波器100在通频带为3. IGHz至4. 8GHz时进行 衰减测量，结果表明本发明的带通滤波器100的插入损耗(IL)小于0. 82dB，回波损耗(RL) 小于20dB，且当频率为5. 8GHz时，通频带之外的信号的衰减量(A)可抑制衰减到35dB以 上。而在相同条件下，普通电路的回波损耗一般大于ldB，通频带之外的信号抑制衰减小于 30dB。这些结果说明，本发明使带通滤波器100能够获得很好的性能。本发明的带通滤波器100通过使用短路传输线32并联到主传输线31上，来代替 普通的电子元件接地，使得带通滤波器100体积减小，而且能够减少安装应力以及焊接应 力，提高短路传输线32的品质因数，使得短路传输线32能够更好地将通频带之外的信号接 地，从而提高滤波性能。而且，由于主传输线31为四分之一波长无损耗传输线，且信号在所 述主传输线31以及短路传输线32上传输时的相位差为π /2，主传输线31的输入阻抗Zin 无穷大，主传输线31内能够产生谐振回路，使得滤波电路30能够更好地将通频带信号传输 出去，提高带通滤波器100的性能。另外，本领域技术人员可在本发明精神内做其它变化，但是，凡依据本发明精神实 质所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种带通滤波器，其包括输入端、输出端以及连接输入端与输出端的滤波电路，其特 征在于，所述滤波电路包括一主传输线以及多段阻抗相同的短路传输线，每段短路传输线 的一端并联在所述主传输线上，每段短路传输线的另一端接地，所述主传输线以及短路传 输线均为四分之一波长无损耗传输线，信号在所述主传输线以及短路传输线上传输时的相 位差为π/2。
2.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器包括一基板，所述滤 波电路通过溅镀方式形成在基板上。
3.如权利要求2所述的带通滤波器，其特征在于，所述主传输线以及短路传输线为微 带线。
4.如权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述滤波电路为印刷铜线。
5.如权利要求3所述的带通滤波器，其特征在于，所述短路传输线的数量为五段。
6.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述主传输线呈直线形。
7.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器的通频带为3.1千兆 赫兹(GHz) 4. 8GHz，且当频率为2. 5GHz及5. 8GHz时，所述带通滤波器衰减讯号30dB。
8.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，每一段短路传输线都具有分布电容、 电感和电阻特性。
9.如权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，每段所述短路传输线的输入阻抗满 足Zin = jZOtanii 1，其中，Zin为短路传输线的输入阻抗，ZO为短路传输线的特性阻抗，β 为相位常数，即η/2，1为每相邻两段短路传输线之间的主传输线的长度。
10.如权利要求9所述的带通滤波器，其特征在于，所述Zin趋于无穷大。
全文摘要
本发明提供一种带通滤波器，其包括输入端、输出端以及连接输入端与输出端的滤波电路。所述滤波电路包括一主传输线以及多段阻抗相同的短路传输线。每段短路传输线的一端并联在所述主传输线上，每段短路传输线的另一端接地。所述主传输线以及短路传输线均为四分之一波长无损耗传输线，信号在所述主传输线以及短路传输线上传输时的相位差为π/2。本发明的带通滤波器通过使用短路传输线代替，使得带通滤波器体积减小，而且由于短路传输线的品质因数较普通的电子元件高，从而提高了滤波性能。
文档编号H01P1/203GK102055050SQ20091030904
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者王文忠 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司