基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，包括两个互相耦合的交叉形谐振器，每一个交叉形谐振器由七条微带线组合而成；其中，第一谐振器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第一输出端口以及第二输出端口)，第一微带线、第三微带线、第五微带线、以及第七微带线为竖直设置，第二微带线、第四微带线、以及第六微带线为水平设置，第四微带线位于交叉形谐振器的横向中心位置。同时连接第三微带线和第五微带线。
【专利说明】基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微波毫米波【技术领域】，基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波 器。
【背景技术】
[0002] 严重的噪声干扰是影响电子设备且使之难以发挥最佳性能的因素之一，甚至可能 使得整个设备无法正常工作。为了解决这一类问题，很多专家和学者均付出了巨大的努力， 并最终将解决这一问题的视点聚焦在了滤波器的身上。滤波器，是通信设备中至关重要和 必不可少的器件之一。传统的带通滤波器一般是单端式的，即只有一个信号输入端口和一 个信号输出端口，只能对不同频率的信号进行选择滤波，难以抑制共模噪声。而新型的差分 带通滤波器则弥补了单端器件在这方面的不足，它具有四个端口，其中两个输入端口和两 个输出端口。这样的设计使得差分滤波器可以对差模信号进行正常频率选择的同时，又可 以较好地对共模噪声进行抑制。很多研究学者都做了关于差分滤波器的深入研究和设计， 以使得这些器件可以满足差模和共模的双重要求。然而，很多之前的研究所获得的差分滤 波器的共模抑制能力并不理想且其尺寸也比较大。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于耦 合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器。
[0004] 实现本发明目的的技术方案是：一种基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通 滤波器，包括两个互相耦合的交叉形谐振器，每一个交叉形谐振器由七条微带线组合而成； 其中，第一谐振器包括第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第 六微带线、第七微带线、第一输出端口以及第二输出端口），第一微带线、第三微带线、第五 微带线、以及第七微带线为坚直设置，第二微带线、第四微带线、以及第六微带线为水平设 置，第四微带线位于交叉形谐振器的横向中心位置（即滤波器的水平横向中心轴，对称线 SS'），同时连接第三微带线和第五微带线；第一微带线位于最上方，且与第七微带线关于 第四微带线上下对称，第二微带线位于第一微带线的左下侧且与第一微带线垂直连接，第 六微带线位于第七微带线的左上方且与第七微带线垂直连接，第二微带线与第六微带线关 于第四微带线上下对称，第三微带线位于第一微带线的正下方，且上端与第一微带线和第 二微带线分别相连，第三微带线下端连接第五微带线的上端，第五微带线的下端分别连接 第六微带线和第七微带线，第二微带线与第五微带线相连并关于第四微带线上下对称，第 一输出端口通过交指耦合与第二微带线相连，第二输出端口通过交指耦合与第六微带线相 连；第二形交叉形谐振器包括为第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线、第 十二微带线、第十三微带线、第十四微带线。第三输出端口以及第四输出端口；第二形交叉 形谐振器与第一交叉形谐振器相对于滤波器的纵向中心轴（即滤波器的坚直纵向中心轴， 对称线TT'）左右对称且互相耦合；第三输出端口通过交指耦合与第十三微带线相连，第四 输出端口通过交指耦合与第九微带线相连。
[0005] 第一微带线线、第七微带线、第八微带线、第十四微带线长度相等、宽度相同；第二 微带线线、第六微带线、第九微带线、第十三微带线长度相等、宽度相同；第三微带线线、第 五微带线、第十微带线、第十二微带线长度相等、宽度相同；第四微带线与第十一微带线长 度相等、宽度相同。
[0006] 本发明交叉形谐振器各组成部分的微带线物理长度、线宽以及两个谐振器之间的 耦合缝隙均可进行调节。
[0007] 本发明滤波器的共模抑制特性可以在不影响差模滤波特性的前提下进行独立的 调节和优化。
[0008] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：1)本发明具有较小的差模通带插入损 耗，较大的回波损耗，可控的通带宽度和选择特性，较高的共模抑制特性；2)电路结构简 单，仅需要两个耦合的交叉形谐振器；3)采用微带结构，工艺上易于实现；4)共模特性可以 在不影响差模能力的前提下进行单独的调节和控制。
[0009] 本发明差模激励下具有较小插入损耗、较好的通带匹配、可控的通带范围和边缘 选择特性，且在共模激励下具有可以在不影响差模滤波特性的前提下进行单独控制和调节 的共模抑制特性的基于耦合型交叉形谐振器的新型微带差分带通滤波器。该滤波器体积 小、性能优越、结构紧凑、设计方法新颖、设计过程简单、加工成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0011] 图la是本发明差分带通滤波器的等效结构图。
[0012] 图lb是图la中虚线框中部分的放大图。
[0013] 图2是本发明使用的交指耦合结构的等效图。
[0014] 图3是本发明使用的交指耦合结构的等效电容C随缝隙s的变化曲线。
[0015] 图4a为本发明偶偶模等效电路，图4b为本发明偶奇模等效电路，图4c为本发明 奇偶模等效电路，图4d为本发明奇奇模等效电路。
[0016]图5是本发明差模激励下的中心频率fQ和相对带宽随等效电容C的变化曲线。
[0017] 图6是本发明共模抑制传输零点f。随电长度0 i的变化情况。
[0018] 图7是本发明差模带外零点fz与等效电容C。随缝隙Sl的变化曲线。
[0019]图8是本发明差模带外零点fz随等效电容(；的变化曲线。
[0020] 图9是本发明上边带选择特性和相对带宽随等效电容C。的变化曲线。
[0021] 图10是本发明差模激励下滤波响应的理论结果、仿真结果与实测结果的数据对 比。
[0022] 图11是本发明共模激励下抑制响应的理论结果、仿真结果与实测结果的数据对 比。
【具体实施方式】
[0023] 结合图la，本发明是一种基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，包括 两个互相耦合的交叉形谐振器，每一个谐振器由七条微带线组合而成，左边部分的微带线 分别为第一微带线1、第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4、第五微带线5、第六微带 线6、第七微带线7。第一微带线1位于最上方，且与第七微带线7关于对称线SS'上下对 称，第二微带线位于第一微带线1的左下侧，且与第六微带线6关于对称线SS'上下对称， 第三微带线3位于第一微带线1的正下方，与第一微带线1和第二微带线2分别相连，且与 第五微带线5相连并关于对称线SS'上下对称，第四微带线4位于交叉形谐振器的中央位 置，同时连接第三微带线3和第五微带线5。第一输出端口 1通过交指耦合与第二微带线2 相连，第二输出端口 1'通过交指耦合与第六微带线6相连。左边的交叉形谐振器与右边的 交叉形谐振器关于对称线TT'左右对称且互相耦合。右边交叉形谐振器的七条微带线分别 为第八微带线8、第九微带线9、第十微带线10、第十一微带线11、第十二微带线12、第十三 微带线13、第十四微带线14。第三输出端口 2通过交指耦合与第十三微带线13相连，第 四输出端口 2'通过交指耦合与第九微带线9相连。
[0024] 所述微带线长度、线宽和耦合缝隙均可调节，其调节值是根据不同频率、不同带 宽、不同介质板的具体参数确定的。
[0025] 本发明公开了一种基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，该差分带通 滤波器包括两个互相耦合的交叉形谐振器以及用以优化滤波器差分选择特性的开路平行 耦合谐振器。本发明采用微带线进行设计，具有重量轻、性能优异、体积小、加工速度快、成 本低等优点，在各频段雷达、通信设备及其它对噪声抑制要求较高电子设备应用方面具有 极为广阔的应用前景。
[0026] 本发明基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，其工作原理简述如下：
[0027] 图2中则给出了四个端口与微带线谐振器连接使用的交指耦合电路的等效结构， 该交指耦合由三条平行耦合微带线完成，且最外面两条微带线互相连接共同与中间的微带 线耦合作用，其等效电容C与电路结构之间的关系如图3的曲线所示。图4a?图4d中给 出了利用奇偶模分析方法得到的四个四分之一等效电路，其中Zp ZTO、Z。。和ZM、Z。。分别是 交叉形谐振器微带线和耦合线部分的传输阻抗和奇偶模阻抗，9和e。分别是中央加 载的开路枝节、中央耦合线部分和上端耦合线部分的电长度，r是端口的反射系数。
[0028] 本发明基于耦合型环形谐振器的小型化差分滤波器的差模和公民散射参数 Sddll，Sdd21，S ccn，矛口 Scc2i 可以通过下式计算得到：
【权利要求】
1. 一种基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，其特征在于，包括两个互相 耦合的交叉形谐振器，每一个交叉形谐振器由七条微带线组合而成； 其中，第一谐振器包括第一微带线（1)、第二微带线（2)、第三微带线（3)、第四微带线 (4)、第五微带线（5)、第六微带线（6)、第七微带线（7)、第一输出端口（P1)以及第二输出端 口（P1'），第一微带线（1)、第三微带线（3)、、第五微带线（5)、以及第七微带线（7)为坚直 设置，第二微带线（2)、第四微带线（4)、以及第六微带线（6)为水平设置，第四微带线（4) 位于交叉形谐振器的横向中心位置，同时连接第三微带线（3)和第五微带线（5);第一微带 线（1)位于最上方，且与第七微带线（7)关于第四微带线（4)上下对称，第二微带线位于第 一微带线（1)的左下侧且与第一微带线（1)垂直连接，第六微带线（6)位于第七微带线（7) 的左上方且与第七微带线（7)垂直连接，第二微带线与第六微带线（6)关于第四微带线（4) 上下对称，第三微带线（3)位于第一微带线（1)的正下方，且上端与第一微带线（1)和第二 微带线（2)分别相连，第三微带线（3)下端连接第五微带线（5)的上端，第五微带线（5)的 下端分别连接第六微带线（6)和第七微带线（7)，第二微带线（2)与第五微带线（5)相连并 关于第四微带线（4)上下对称，第一输出端口（P1)通过交指耦合与第二微带线（2)相连， 第二输出端口（P1'）通过交指耦合与第六微带线（6)相连；第二交叉形谐振器包括为第八 微带线（8)、第九微带线（9)、第十微带线（10)、第十一微带线（11)、第十二微带线（12)、第 十三微带线（13)、第十四微带线（14);第三输出端口（P2)以及第四输出端口（P2'）；第二 形交叉形谐振器与第一交叉形谐振器相对于滤波器的纵向中心轴左右对称且互相耦合；第 三输出端口（P2)通过交指耦合与第十三微带线（13)相连，第四输出端口（P2'）通过交指 耦合与第九微带线（9)相连。
2. 根据权利要求1所述的基于耦合型交叉形谐振器的新型差分带通滤波器，其特征在 于，第一微带线线（1)、第七微带线（7)、第八微带线（8)、第十四微带线（14)长度相等、宽度 相同；第二微带线线（2)、第六微带线（6)、第九微带线（9)、第十三微带线（13)长度相等、 宽度相同；第三微带线线（3)、第五微带线（5)、第十微带线（10)、第十二微带线（12)长度 相等、宽度相同；第四微带线（4)与第十一微带线（11)长度相等、宽度相同。
【文档编号】H01P1/203GK104409807SQ201410621211
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月6日 优先权日:2014年11月6日
【发明者】王辉, 傅军, 何加浪, 孔俊俊, 蒋锴, 程序, 任志宏 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所