一种宽带匹配的窄带滤波电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种宽带匹配的窄带滤波电路，包括输入电路、输出电路及方形微带电路；所述输入电路及所述输出电路分别设置相互垂直的第一分支输入电路、第二分支输入电路及第一分支输出电路、第二分支输出电路；所述输入电路及所述输出电路分别通过定向耦合电路与所述方形微带电路耦合；所述输入电路及所述输出电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。采用上述方案，实现了通带频率预选和全频段良好匹配的特性，解决了现有技术带通滤波器设计中反射信号干扰前端电路工作，造成系统不稳定的技术难题。
【专利说明】—种宽带匹配的窄带滤波电路
【技术领域】
[0001]本发明属于窄带滤波电路【技术领域】，尤其涉及的是一种宽带匹配的窄带滤波电路。
【背景技术】
[0002]现代电子测量仪器中，频谱分析仪是信号频域分析的重要工具，相当于微波万用表，它广泛应用于微波通讯、雷达、导航、电子对抗、EMC测试等领域，是科研、生产、计量等部门必不可少的测量仪器。现代的宽带频谱仪就是一个微处理器控制的扫频接收机，前端设计大多数采用超外差方案，利用扫频本振和混频器将宽带输入信号转换为窄带中频信号，便于后续电路进一步处理。宽带频谱分析仪的整个测量频段会被划分成多个波段，在低波段通常采用高中频的方案来获得较好的镜像频率抑制度。混频后采用窄带中频带通滤波器滤除不需要的混频产物和泄露的本振信号，然后进行低噪声放大处理。通常的窄带带通滤波器带外驻波极差，基本属于全反射状态，带外的混频互调信号和本振泄露信号被反射回混频器，影响了混频器的正常工作状态，进而干扰了频谱分析仪的测量。
[0003]微波滤波器作为一种重要的微波电路得到了广泛的应用，它具有选频功能，可以分隔频率，即通过所需频率的信号，而抑制不需要频率的信号。微带滤波器作为微波滤波器的一种，因其具有在平面上绘图和制版方便，便于集成的特点，在现代微波集成电路中得到广泛应用。微带带通滤波器种类较多，包括:半波长平行耦合线滤波器、发夹线和混合发夹线滤波器、交指型带通滤波器、直接耦合短截线带通滤波器、应用介质谐振器的窄带带通滤波器等，这些带通滤波器都具有一些共同的特点，即在设计的通带频率内具有良好的匹配，较小的插入损耗；而在通带频率以外，特别是需要抑制的频段插入损耗很大，匹配差，基本处于全反射状态。
[0004]现有技术中的带通滤波器，都是通过将需要抑制频率的信号反射回去的方式，来实现信号抑制。而在某些应用中，带通滤波器反射回去的信号会干扰系统的正常工作，产生一些互调信号，或者影响系统的正常工作状态，导致系统工作不稳定、测试准确度下降等。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种宽带匹配的窄带滤波电路。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种宽带匹配的窄带滤波电路，其中，包括输入电路、输出电路及方形微带电路；所述输入电路及所述输出电路分别设置相互垂直的第一分支输入电路、第二分支输入电路及第一分支输出电路、第二分支输出电路；所述输入电路及所述输出电路分别通过定向耦合电路与所述方形微带电路耦合；所述输入电路及所述输出电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。[0009]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述第二分支输入电路及所述第二分支输出电路分别设置为凹形。
[0010]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述定向耦合电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。
[0011]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述定向耦合电路带线长度为介质中带通滤波器中心频率对应波长的四分之一；所述输入端口通过第一分支输入电路、第二分支输入电路到达方形微带电路同一位置的电长度一致；方形微带电路通过第一分支输出电路、第二分支输出电路到达输出端口的电长度一致。
[0012]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述方形微带电路为正方形微带电路。
[0013]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述第一分支输入电路、所述第二分支输入电路、所述第一分支输出电路、所述第二分支输出电路上分别串联一个50欧姆电阻连接到地。
[0014]所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其中，所述宽带匹配的窄带滤波电路为互易电路。
[0015]采用上述方案，利用分支线、定向耦合电路搭建了一种宽带匹配的新型带通滤波电路，实现了通带频率预选和全频段良好匹配的特性，解决了现有技术带通滤波器设计中反射信号干扰前端电路工作，造成系统不稳定的技术难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明的宽带匹配的窄带滤波电路原理图。
[0017]图2为本发明的宽带匹配的窄带滤波电路版图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0019]实施例1
[0020]本发明的宽带匹配的窄带滤波电路图如图1-图2所示，本发明设计的宽带匹配的窄带滤波电路采用陶瓷基板的微带结构，射频信号从左下角的端口输入，然后经过分支线分为两路，这两路信号分别通过定向耦合电路耦合到一个方形微带电路中。根据定向耦合电路的频率选择特性，通过合理设计微带分支电路、定向耦合电路和方形微带电路的结构尺寸，即可实现所需频率的信号通过定向耦合电路耦合到方形微带电路中，而不需要频率的信号则被50欧姆负载吸收，实现了宽带匹配窄带滤波的目的。输出端电路和输入端电路完全对称，方形微带电路中的信号经过两个定向耦合电路耦合到右上侧电路中，然后合成为一路信号输出。该滤波器采用微带结构设计，射频信号从输入端口 11输入，然后经过输入电路的分支线1及输入电路的分支线4分为两路信号，这两路信号分别通过定向耦合电路31、32耦合到一个方形微带电路2中，然后再分别通过定向耦合电路34、33耦合到输出电路的分支线3和输出电路的分支线5中，最后合成为一路信号通过输出端口 12输出。根据定向耦合电路31、32、33、34的频率选择特性，通过合理设计微带分支电路、定向耦合电路和方形微带电路的结构尺寸，定向耦合电路带线长度约为介质中带通滤波器中心频率对应波长的四分之一；所述输入端口 11通过第一分支输入电路1、第二分支输入电路4到达方形微带电路2同一位置的电长度一致；方形微带电路2通过第一分支输出电路3、第二分支输出电路5到达输出端口 12的电长度一致。所述电路利用仿真软件对电路尺寸进行了优化，以达到插入损耗、回波损耗、带外抑制等技术指标的综合最优。通过以上设计即可实现所需频率的信号通过定向耦合电路31、32耦合到方形微带电路中，再通过定向耦合电路33、34耦合到输出电路中；而不需要频率的输入信号则被输入分支电路1、4上串联的50欧姆负载22、23吸收，输出端口的反射信号被输出分支电路3、5上串联的50欧姆负载21、24吸收，实现了输入、输出端口宽带匹配前提下窄带滤波的目的。本发明设计的宽带匹配的窄带滤波电路为互易电路，即输入、输出端口可以互换。
[0021]进一步说明一种宽带匹配的窄带滤波电路，包括输入电路、输出电路及方形微带电路；所述输入电路及所述输出电路分别设置相互垂直的第一分支输入电路、第二分支输入电路及第一分支输出电路、第二分支输出电路；所述输入电路及所述输出电路分别通过定向耦合电路与所述方形微带电路耦合；所述输入电路及所述输出电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。
[0022]所述第二分支输入电路及所述第二分支输出电路分别设置为凹形。
[0023]所述定向耦合电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上，其部分电路级联构成了方形微带电路，部分电路是第一分支输入电路、第二分支输入电路、第一分支输出电路、第二分支输出电路的组成部分。
[0024]所述定向耦合电路带线长度约为介质中带通滤波器中心频率对应波长的四分之一；所述输入端口通过第一分支输入电路、第二分支输入电路到达方形微带电路同一位置的电长度一致；方形微带电路通过第一分支输出电路、第二分支输出电路到达输出端口的电长度一致。所述电路利用仿真软件对电路尺寸进行了优化，以达到插入损耗、回波损耗、带外抑制等技术指标的综合最优。所述方形微带电路为正方形微带电路。
[0025]所述第一分支输入电路、所述第二分支输入电路、所述第一分支输出电路、所述第二分支输出电路上分别串联一个50欧姆电阻连接到地。
[0026]所述宽带匹配的窄带滤波电路为互易电路。
[0027]本发明设计的宽带匹配的窄带滤波电路版图如图2所示，通过设计、仿真优化，最终实现了一种基于陶瓷基板宽带匹配的窄带带通滤波电路，其通带中心插入损耗约为ldB，ldB带宽约为100MHz，低频端抑制优于25dBc，高频端抑制优于15dBc，在100kHz_12GHz频段内回波损耗大于10dB。
[0028]本发明的技术方案，宽频带匹配，全频段都具有良好的驻波特性；可靠性好，可生产性高。基于陶瓷基板、薄膜电路工艺，加工精度高一致性好，无需调试，可靠性好，可生产性高。结构小巧，便于应用。采用微带结构，整个电路尺寸约为9_X9mm,尺寸小巧,便于微波混合集成应用。
[0029]本发明中利用微带分支线、定向耦合电路搭建宽带匹配的窄带滤波器；通过微带分支线、定向耦合电路组合，将需要频率的信号选择耦合输出，将不需要频率的信号传输到匹配负载吸收。
[0030]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，包括输入电路、输出电路及方形微带电路；所述输入电路及所述输出电路分别设置相互垂直的第一分支输入电路、第二分支输入电路及第一分支输出电路、第二分支输出电路；所述输入电路及所述输出电路分别通过定向耦合电路与所述方形微带电路耦合；所述输入电路及所述输出电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。
2.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述第二分支输入电路及所述第二分支输出电路分别设置为凹形。
3.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述定向耦合电路对称设置于所述方形微带电路的对称角上。
4.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述定向耦合电路带线长度为介质中带通滤波器中心频率对应波长的四分之一；所述输入端口通过第一分支输入电路、第二分支输入电路到达方形微带电路同一位置的电长度一致；方形微带电路通过第一分支输出电路、第二分支输出电路到达输出端口的电长度一致。
5.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述方形微带电路为正方形微带电路。
6.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述第一分支输入电路、所述第二分支输入电路、所述第一分支输出电路、所述第二分支输出电路上分别串联一个50欧姆电阻连接到地。
7.如权利要求1所述的宽带匹配的窄带滤波电路，其特征在于，所述宽带匹配的窄带滤波电路为互易电路。
【文档编号】H01P1/203GK103647121SQ201310661463
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】张枢, 郝绍杰 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所