基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的制作方法

本发明属于微波和射频技术领域，主要涉及带通滤波器的结构和设计，具体是一种基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，可应用于无线通信系统射频前端。

背景技术：

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，滤波器作为一种关键的频率选择器件，起着越来越重要的作用，其性能好坏往往直接影响到整个通信系统的优劣。微带带通滤波器因其具有体积小、重量轻、可产生任意传输零点分布以及非对称抑制特性等优点被广泛应用。由于射频与微波通信频段十分有限，因此拓展高频的通信频段愈发必要。在新提出的高频通带中，为了兼容传统低频通信频段和新拓展的高频通信频段，双通带通信系统不可或缺，比如目前的wifi系统就多为2.4ghz和5ghz的双频。作为双通带系统的核心，双通带滤波器在通信系统中扮演着十分重要的角色。传统方法实现双通带滤波器的主要途径是级联两个单通带滤波器，但这种方法占用了大量空间资源，因此直接产生两个通带的滤波器颇受欢迎。另一方面，现代无线系统面临着日益复杂的电磁环境，这使得人们对滤波器的抗干扰能力提出了更高的要求。差分电路因其出色的抗共模(cm)干扰能力，提高系统动态范围而被广泛采用。将差分结构引入双频滤波器中，既实现了系统的小型化，还实现了良好的抗干扰性能。微带-缝隙线(ms)过渡结构，因其固有的抗cm干扰能力和独立的差模(dm)响应，被广泛用于差分无源器件中。为了提升双频差分带通滤波器的性能，包括插入损耗、带外选择性、共模抑制度等，差分双频带通滤波器的研究受到了国内外众多学者越来越多的关注。2015年liyang等学者在ieeetransactionsonmicrowavetheoryandtechniques期刊(vol.63,no.7,july2015)上发表论文“balanceddual-bandbandpassfilterwithmultipletransmissionzerosusingdoublyshort-endedresonatorcoupledline”，提出了一种基于双端短路谐振器的双频差分带通滤波器，实现了三个传输零点，但滤波器两个通带的中心频率不能独立调节，且设计的整体尺寸较大。2016年南通大学褚慧等人发明了一种双频差分滤波器，授权公告号为cn105762447b，采用了多层板实现了小尺寸，但是结构复杂且滤波器两个通带的中心频率不具有独立可调性。2018年jian-xinchen等学者在ieeemicrowaveandwirelesscomponentsletters期刊(vol.28,no.8,august2018)上发表论文“miniaturizeddual-banddifferentialfilterusingdual-modedielectricresonator”，提出了一种基于双模介质谐振器的双频差分滤波器，能够实现频率独立可调，但是只有两个频带之间有一个传输零点,滤波器的带外选择性不够好。

综上，基于现有的差分双频滤波器结构尺寸大、插入损耗大、不能独立调节两个通带的频率和带宽，低选择性等缺点，我们设计一种结构紧凑、低插损、高选择性、可独立调节中心频率的基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，对于日益复杂的通信系统来说具有足够的灵活性和实用性。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器。旨在提高双频差分滤波器设计的灵活性和带外选择性。

本发明是一种基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，包括有介质基板，该介质基板的上表面印制有两个枝节负载微带谐振器，两个阶梯阻抗微带线，两个枝节负载微带谐振器两边印制有u型微带线，所述介质基板的下表面印制有金属地板，该金属地板上位于u型微带线的一侧，蚀刻有阶梯阻抗缝隙线；其特征在于：

所述两个枝节负载微带谐振器位置居中，分别是一段e型的枝节负载谐振器，两个e型的枝节负载谐振器开口相向，两个e型的枝节负载谐振器的e型结构外侧加设有阶梯阻抗微带线，e型结构外侧型面插入阶梯阻抗微带线中低阻抗线末端的凹槽中，形成三线交指耦合；

所述阶梯阻抗微带线由矩形的高阻抗微带线和矩形的低阻抗微带线相连，高阻抗线末端有一个接地的金属化过孔，

所述阶梯阻抗缝隙线包括一段直线型阶梯阻抗缝隙线与一段l型阶梯阻抗缝隙线相连，l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°；直线型阶梯阻抗缝隙线蚀刻对应于u型微带线中直线微带底的中间位置；l型阶梯阻抗缝隙线蚀刻对应于阶梯阻抗微带线中高阻抗线下方；

所述的两个枝节负载谐振器、两个阶梯阻抗微带线、两个u型微带线、两个直线型缝隙线和两个l型阶梯阻抗缝隙线均关于介质基板1中心点中心对称；所述的枝节负载谐振器的中心加载的枝节分别设有开路和短路两种形式，能够用来独立调节两个频带的中心频率。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1.本发明由于采用了枝节负载谐振器，在该结构中通过调节该微带谐振器中心加载的枝节，可以独立调节滤波器两个频带的中心频率；不同于大多数差分微带线-缝隙线传输结构，本发明中的u型微带线和阶梯阻抗缝隙线关于介质板中心点中心对称，且l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°，大大缩小了滤波器的尺寸，同时保留了良好的共模抑制特性。

2.本发明采用的枝节负载谐振器有两种形式，分别是终端开路枝节和终端短路枝节，增强了设计的灵活性和方便性，便于适应于不同的应用需求，此外，短路枝节由于其固有特性，进一步缩小了滤波器的尺寸。

3.本发明由于在阶梯阻抗微带线内部蚀刻了一对三线交指耦合线状缝隙，与枝节负载微带谐振器之间通过三线交指耦合传输能量，增强了输入和输出之间的耦合，降低了滤波器的插入损耗；该耦合方式可在差模通带附近产生两个传输零点，相比于大多数使用单个谐振器的滤波器，本发明使用了两个谐振器，两个谐振器之间通过准交指耦合产生一个传输零点，通过调节阶梯阻抗微带线与枝节负载谐振器之间的缝隙耦合，可以改变传输零点的位置，显著提升了双频差分带通滤波器的设计灵活性和带外选择性，同时保持了较高的共模抑制。

4.本发明具有宽阻带的特性，增强了滤波器的选择性。

附图说明

图1为本发明中基于开路枝节负载谐振器的双频差分滤波器整体结构示意图；

图2为本发明中基于短路枝节负载谐振器的双频差分滤波器整体结构示意图；

图3为u型输入输出微带线的位置尺寸图(两种模型中该结构完全相同)；

图4为开路枝节负载谐振器和阶梯阻抗微带线的位置尺寸图；

图5为路短枝节负载谐振器和阶梯阻抗微带线的位置尺寸图；

图6为介质基板下表面各结构位置尺寸图(两种模型中该结构完全相同)；

图7为本发明的基于开路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的差模回波损耗和差模插入损耗的s参数实测图；

图8为本发明的基于开路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的共模回波损耗和共模插入损耗的s参数实测图；

图9为本发明的基于短路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的差模回波损耗和差模插入损耗的s参数实测图；

图10为本发明的基于短路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的共模回波损耗和共模插入损耗的s参数实测图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作详细描述。

实施例1：

随着通信领域的不断发展，通信系统越来越复杂，作为射频收发中必不可少的器件，滤波器变得尤为重要，滤波器性能的好坏关系到整个通信系统能否正常运作。高频的系统尤为复杂，这要求滤波器具有更强的抗干扰能力，差分滤波器应运而生。近年来，有很多差分滤波器被发明和提出，但大多不能同时满足多频段、低插损、高选择性和设计灵活性，本发明针对这些不足，设计了一种基于枝节负载谐振器的双频差分滤波器，能够实现高选择性和设计灵活性。

本发明是一种基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，参见图1和图2：包括有介质基板1，该介质基板1的上表面印制有两个枝节负载微带谐振器2、两个阶梯阻抗微带线3、两个枝节负载微带谐振器2两边印制有u型微带线5，本发明介质基板1的下表面印制有金属地板6，该金属地板6上位于u型微带线5的一侧，蚀刻有阶梯阻抗缝隙线。

本发明的两个枝节负载微带谐振器2位置居中，分别是一段e型的枝节负载谐振器，两个e型的枝节负载谐振器开口相对；两个e型的枝节负载谐振器的e型结构外侧加设有阶梯阻抗微带线3，e型结构外侧型面插入阶梯阻抗微带线3中低阻抗线末端的凹槽中，形成三线交指耦合。

本发明的阶梯阻抗微带线3由矩形的高阻抗微带线和矩形的低阻抗微带线相连，高阻抗线末端有一个接地的金属化过孔4。

本发明的阶梯阻抗缝隙线包括一段直线型阶梯阻抗缝隙线7与一段l型阶梯阻抗缝隙线8相连，均蚀刻与布局在介质基板1的下表面，即金属地板6上。l型阶梯阻抗缝隙线8较直线型阶梯阻抗缝隙线7逆时针旋转了90°。直线型阶梯阻抗缝隙线7中较宽的矩形缝隙蚀刻在对应u型微带线中直线微带底下方的中间位置并沿向u型微带线内侧，或者说是对应于u型微带线的底部居中位置。直线型阶梯阻抗缝隙线7中较窄的矩形缝隙蚀刻在对应于u型微带线中直线微带底下方的中间位置并沿向u型微带线外侧。l型阶梯阻抗缝隙线8中较窄的矩形缝隙蚀刻位置对应于阶梯阻抗微带线3中高阻抗线下方；l型阶梯阻抗缝隙线8中较宽的矩形缝隙蚀刻位于阶梯阻抗微带线3下方的一侧，且矩形缝隙的长边平行于阶梯阻抗微带线3中低阻抗线的长边。

本发明的两个枝节负载谐振器2、两个阶梯阻抗微带线、两个u型微带线5、两个直线型缝隙线7和两个l型阶梯阻抗缝隙线8的布设均关于介质基板1中心点中心对称。本发明的枝节负载谐振器2的中心加载的枝节分别设有开路和短路两种形式，能够用来独立调节两个频带的中心频率。

针对现有滤波器存在的大尺寸、高插损、低选择性和设计灵活性问题，本发明提出了一种新的基于枝节负载滤波器的技术方案

本发明的思路是：信号由u型微带线输入，通过u型微带线到缝隙线转换结构抑制共模信号的传输，增强了滤波器的抗干扰能力；缝隙线采用阶梯阻抗谐振器，其中l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°，大大缩小了滤波器的尺寸，同时保留了良好的共模抑制特性。差模信号通过阶梯阻抗缝隙线传至阶梯阻抗微带线并通过三线交指耦合传输到枝节负载谐振器，三线交指的耦合方式增强了输入和输出之间的耦合，使滤波器有较小的插入损耗，同时可在差模通带附近产生两个传输零点；本发明采用了枝节负载谐振器，通过调节该微带谐振器中心加载的枝节可以独立调节两个通带的中心频率，两个枝节负载谐振器通过准交指耦合产生一个传输零点，传输零点的位置可调。枝节负载谐振器有两种形式，分别是枝节终端开路和枝节终端短路，增强了设计的灵活性和方便性，便于适应于不同的应用需求。此外，本发明还具有宽阻带的特性。综上，本发明显著提升了双频差分带通滤波器的设计灵活性和带外选择性，同时保持了较高的共模抑制。

实施例2：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1，参见图1、图2，本发明的关于介质基板中心对称的两个枝节负载谐振器2的开口方向相对，参见图4和图5，也就是两个e型的枝节负载谐振器2开口相向，耦合方式为准交指耦合。微带谐振器2中加载的枝节，或为开路枝节或为短路枝节，均位于由e型边框形成的c型微带线的正中心位置。枝节负载微带谐振器2包括折叠为三段的c型微带线和加载在c型微带线中心位置的一段枝节，通过折叠减小微带谐振器的尺寸，通过加载枝节实现多频带以及便于灵活调节频带的中心频率。两个e枝节负载谐振器通过准交指耦合方式形成一个传输零点且关于介质基板中心点中心对称，c型微带线的两端与阶梯阻抗微带线3通过三线交指耦合线状缝隙增强输入输出耦合，从而在通带附近额外形成了两个传输零点以提高带外选择性。

参见图4，终端开路的枝节负载微带谐振器2中的折叠型半波长谐振器的总长度为lr1＝43.6mm，宽度wr1＝0.7mm，微带开路枝节的长度为lr2＝12mm，宽度wr2＝0.7mm，与阶梯阻抗微带线3之间平行耦合的间距g1＝1.15mm，与阶梯阻抗微带线3三线交指耦合的间距g2＝0.2mm。

参见图5，终端短路的枝节负载微带谐振器2中的折叠型半波长谐振器的总长度为lr1＝42.4mm，宽度wr1＝0.8mm，微带短路枝节的长度为lr2＝4.3mm，宽度wr2＝0.8mm，短路枝节末端的金属化过孔半径r2＝0.2mm，与阶梯阻抗微带线3之间平行耦合的间距g1＝1.1mm，与阶梯阻抗微带线3三线交指耦合的间距g2＝0.3mm。

针对现有的差分双频滤波器的两个频带中心频率大多不能够独立可调的问题，本发明采用了枝节负载谐振器，在该结构中通过调节该微带谐振器中心加载的枝节，可以独立调节滤波器两个频带的中心频率；同时，本发明中的枝节负载谐振器有两种形式，分别是枝节终端开路和枝节终端短路，增强了设计的灵活性和方便性，便于适应于不同的应用需求，而且短路枝节由于其固有特性，进一步缩小了滤波器的尺寸。此外，本发明使用了两个谐振器，两个谐振器之间通过准交指耦合产生一个传输零点，显著提升了双频差分带通滤波器的设计灵活性和带外选择性，同时保持了较高的共模抑制。

实施例3：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-2，参见图1、图2、图4和图5，本发明的阶梯阻抗微带线3，由较小矩形的高阻抗微带线和较大矩形的低阻抗微带线连接而成，高阻抗微带线末端通过金属化过孔4接地且超出底层缝隙线四分之一微带线的波导波长，用以实现良好的差模信号从缝隙线到微带线的过渡。该两个微带线均与介质板1长边平行，为了实现更小的尺寸，两个阶梯阻抗微带线3关于介质基板中心点中心对称。

参见图4，当枝节负载谐振器2中加载的枝节为开路时，阶梯阻抗微带线3的高阻抗微带线长度l3＝1mm，宽度w3＝0.8mm，低阻抗微带线长度l4＝17mm，宽度w4＝2.4mm，其内部蚀刻的一对三线交指耦合线状缝隙的宽度w5＝0.65mm，高阻抗微带线末端的金属化过孔4的半径r＝0.2mm。

参见图5，当枝节负载谐振器2中加载的枝节为短路时，阶梯阻抗微带线3的高阻抗微带线长度l3＝1mm，宽度w3＝0.8mm，低阻抗微带线长度l4＝16mm，宽度w4＝2.4mm，其内部蚀刻的一对三线交指耦合线状缝隙的宽度w5＝0.5mm，高阻抗微带线末端的金属化过孔4的半径r1＝0.2mm。

为了减少滤波器的插入损耗同时提高滤波器的带外选择性，本发明两个在阶梯阻抗微带线内部各蚀刻了一个三线交指耦合线状缝隙，与枝节负载微带谐振器之间通过三线交指耦合传输能量，增强了输入和输出之间的耦合，降低了信号的插入损耗；此外，该耦合方式可在差模通带附近产生两个传输零点，通过调节阶梯阻抗微带线与枝节负载谐振器之间的缝隙耦合，可以改变传输零点的位置，提高了滤波器的带外选择性。

实施例4：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-3，参见图6，本发明的阶梯阻抗缝隙线包括一段直线型阶梯阻抗缝隙线7与一段l型阶梯阻抗缝隙线8相连，均蚀刻与布局在介质基板1的下表面，也就是蚀刻在金属地板6上。l型阶梯阻抗缝隙线8较直线型阶梯阻抗缝隙线7逆时针旋转了90°。直线型阶梯阻抗缝隙线7中较宽的矩形缝隙蚀刻在对应u型微带线中直线微带底下方的中间位置并沿向u型微带线内侧，或者说是对应于u型微带线的底部居中位置，并超出u型微带线5的直线微带底四分之一缝隙线波长。直线型阶梯阻抗缝隙线7中较窄的矩形缝隙蚀刻在对应于u型微带线中直线微带底下方的中间位置并沿向u型微带线外侧。l型阶梯阻抗缝隙线8中较窄的矩形缝隙蚀刻位置对应于阶梯阻抗微带线3中高阻抗线下方；l型阶梯阻抗缝隙线8中较宽的矩形缝隙蚀刻位于阶梯阻抗微带线3下方的一侧，且矩形缝隙的长边平行于阶梯阻抗微带线3中低阻抗线的长边。l型阶梯阻抗缝隙线8超出阶梯阻抗微带线3中高阻抗微带线与低阻抗微带线交界处中心位置四分之一个缝隙线波导波长。两段阶梯阻抗缝隙线与正上方介质基板1上的u型输入微带线5组成信号从微带线到缝隙线的转换结构，用于传输差模信号和实现固有的共模信号抑制；输入/输出直线型阶梯阻抗缝隙线7和l型阶梯阻抗缝隙线8均关于介质基板中心点中心对称；直线型阶梯阻抗缝隙线7中ls1＝9mm，ls2＝5.55mm，宽度ws1＝5mm，ws2＝0.15mm；l型阶梯阻抗缝隙线8中ls3＝9.85mm，ls4＝7mm，宽度ws4＝3.3mm。

不同于大多数差分微带线-缝隙线传输结构，本发明中的u型微带线和阶梯阻抗缝隙线关于介质板中心点中心对称，且l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°，大大缩小了滤波器的尺寸，同时保留了良好的共模抑制特性。

实施例5：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-4，参见图3，本发明的u型微带线5由一条直线微带底和两条相互平行的直线微带臂连接而成，两个u型微带线，均可以作为输入u型微带线或输出u型微带线，且关于介质基板中心点中心对称，本发明的u型微带线5中直线微带臂用于同时输入差模信号与共模信号，直线微带底和直线微带臂的阻抗均为50ω，以保证馈电端口匹配良好。u型输入微带馈线5的两条微带臂的长度l1＝12.4mm，线宽w1＝2.4mm，微带底的长度l2＝15.2mm，宽度w2＝2.4mm，距介质基板边界的距离分别为4.8mm和9.2mm。

大多数u型微带线结构关于与介质板边长平行的一条对称轴对称，这导致对应于u型微带线正下方介质板下表面的蚀刻的缝隙线以及介质板上表面的微带谐振器都必须沿着这条直线对称轴分布，这往往增大了滤波器的尺寸，本发明采用了关于介质基板中心点中心对称的u型微带线，相应的缝隙线和微带谐振器也关于介质基板中心点中心对称，这样上表面的微带谐振器和下表面的缝隙线可以错位放置，大大缩小了滤波器的尺寸。此外，本发明中u型微带线的直线微带底和直线微带臂的阻抗均为50ω，使馈电端口的匹配更加良好，是的滤波器有较小的插入损耗。

本发明旨在提高双频差分滤波器设计的灵活性和带外选择性。成功解决了现有滤波器单一频段、高插损、低选择性和缺少设计灵活性等技术问题。

下面再给出两个更加详细具体的例子对本发明进一步说明：

实施例6：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-5。

参照图1，一种基于开路枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，包括介质基板1，该介质基板1的上表面印制有关于介质板中心点中心对称的两个开路枝节负载微带谐振器2，两个与枝节负载谐振器2通过三线交指耦合的阶梯阻抗微带线3，两个阶梯阻抗微带线3的末端各有一个金属化过孔4接地，两个枝节负载微带谐振器2两边印制有u型微带线5，输入和输出u型微带线关于介质板中心点中心对称；本例中介质基板1的下表面印制有金属地板6，该金属地板6上对应于u型微带线5的一侧，蚀刻有相互相连的直线型阶梯阻抗缝隙线7和l型阶梯阻抗缝隙线8。其中：

本例中介质基板1，采用相对介电常数为2.2，大小为53.7mm×34mm，厚度为0.8mm的矩形f4bm-2材料。

参照图3，本例中u型微带线5由一条直线微带底和两条相互平行的直线微带臂连接而成，两个u型微带线关于介质基板中心点中心对称，u型微带线5中直线微带臂用于同时输入差模信号与共模信号，直线微带底和直线微带臂的阻抗均为50ω，以保证馈电端口匹配良好。u型输入微带馈线5的两条微带臂的长度l1＝12.4mm，线宽w1＝2.4mm，微带底的长度l2＝15.2mm，宽度w2＝2.4mm，距介质基板边界的距离分别为4.8mm和9.2mm。

参照图4，本例中开路枝节负载微带谐振器2包括折叠为三段的c型微带线和加载在c型微带线中心位置的一段终端开路的枝节，通过折叠减小微带谐振器的尺寸，通过加载枝节实现多频带以及便于灵活调节频带的中心频率和带宽。两个开路枝节负载谐振器的开口方向相向，也就是说方向相对，通过准交指耦合方式形成一个传输零点且关于介质基板中心点中心对称，c型微带线的两端与阶梯阻抗微带线3通过三线交指耦合线状缝隙增强输入输出耦合，在通带附近额外形成了两个传输零点以提高带外选择性；本例中阶梯阻抗微带线3，由较小矩形的高阻抗微带线和较大矩形的低阻抗微带线连接而成，高阻抗微带线末端通过金属化过孔4接地且超出底层缝隙线四分之一微带线的波导波长，该两个微带线均与介质板长边平行，高阻抗微带线用以实现差模信号从缝隙线到微带线的过渡；枝节负载微带谐振器2中的折叠型半波长谐振器的总长度为lr1＝43.6mm，宽度wr1＝0.7mm，微带枝节的长度为lr2＝12mm，宽度wr2＝0.7mm，与阶梯阻抗微带线3之间平行耦合的间距g1＝1.15mm，与阶梯阻抗微带线3三线交指耦合的间距g2＝0.2mm；阶梯阻抗微带线3的高阻抗微带线长度l3＝1mm，宽度w3＝0.8mm，低阻抗微带线长度l4＝17mm，宽度w4＝2.4mm，其内部蚀刻的一对三线交指耦合线状缝隙的宽度w5＝0.65mm，高阻抗微带线末端的金属化过孔4的半径r＝0.2mm。

参照图6，本例中直线型阶梯阻抗缝隙线7，由一段较宽矩形缝隙和一段较窄缝隙连接而成；分别位于u型微带线5中直线微带底正下方，且较宽矩形缝隙的一条窄边与u型微带线5中直线微带底的内边重合，并超出u型微带线5的直线微带底四分之一缝隙线波长，本例中l型阶梯阻抗缝隙线8，由一段较窄的直线型缝隙线和一段较宽的缝隙构成，较窄的缝隙线穿过阶梯阻抗微带线3中高阻抗微带线与低阻抗微带线交界处的正下方并超出了四分之一个缝隙线波导波长，两段阶梯阻抗缝隙线与正上方介质基板1上的u型输入微带线5组成信号从微带线到缝隙线的转换结构，用于传输差模信号和实现固有的共模信号抑制；输入/输出直线型阶梯阻抗缝隙线和l型阶梯阻抗缝隙线均关于介质基板中心点中心对称；直线型阶梯阻抗缝隙线7中ls1＝9mm，ls2＝5.55mm，宽度ws1＝5mm，ws2＝0.15mm；l型阶梯阻抗缝隙线8中ls3＝9.85mm，ls4＝7mm，宽度ws4＝3.3mm。

本发明采用了微带谐振器枝节终端开路的形式，通过调节该微带谐振器中心加载的枝节，可以独立调节滤波器两个频带的中心频率，增强了设计的灵活性和方便性。不同于大多数差分微带线-缝隙线传输结构，本发明中的u型微带线和阶梯阻抗缝隙线关于介质板中心点中心对称，且l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°，大大缩小了滤波器的尺寸，同时保留了良好的共模抑制特性。

本发明由于在阶梯阻抗微带线内部蚀刻了一对三线交指耦合线状缝隙，与枝节负载微带谐振器之间通过三线交指耦合传输能量，增强了输入和输出之间的耦合，有较小的插入损耗；该耦合方式可在差模通带附近产生两个传输零点，相比于大多数使用单个谐振器的滤波器，本发明使用了两个谐振器，两个谐振器之间通过准交指耦合产生一个传输零点，通过调节阶梯阻抗微带线与枝节负载谐振器之间的缝隙耦合，可以改变传输零点的位置，显著提升了双频差分带通滤波器的设计灵活性和带外选择性，同时保持了较高的共模抑制。此外，本发明具有宽阻带的特性，增强了滤波器的选择性。

实施例7：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-5。

参照图2，一种基于短路枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器，包括介质基板1，该介质基板1的上表面印制有关于介质板中心点中心对称的两个短路枝节负载微带谐振器2，两个短路枝节末端有金属化过孔9接地，两个与短路枝节负载谐振器通过三线交指耦合的阶梯阻抗微带线3，两个阶梯阻抗微带线3的末端各有一个金属化过孔4接地，两个枝节负载微带谐振器2两边印制有关于介质板中心点中心对称的u型输入微带线和u型输出微带线5，本例中介质基板1的下表面印制有金属地板6，该金属地板6上位于u型微带线5的一侧，蚀刻有相互相连的直线型阶梯阻抗缝隙线7和l型阶梯阻抗缝隙线8。其中：

本例中介质基板1，采用相对介电常数为2.2，大小为51.7mm×34mm，厚度为0.8mm的矩形f4bm-2材料。

参照图3，本例中u型微带线5由一条直线微带底和两条相互平行的直线微带臂连接而成，两个u型微带线关于介质基板中心点中心对称，u型微带线5中直线微带臂用于同时输入差模信号与共模信号，直线微带底和直线微带臂的阻抗均为50ω，以保证馈电端口匹配良好。u型输入微带馈线5的两条微带臂的长度l1＝12.4mm，线宽w1＝2.4mm，微带底的长度l2＝15.2mm，宽度w2＝2.4mm，距介质基板边界的距离分别为4.8mm和9.2mm。

参照图5，本例中枝节负载微带谐振器2包括折叠为三段的c型微带线和加载在c型微带线中心位置的一段终端短路的枝节，通过折叠减小微带谐振器的尺寸，通过加载枝节实现多频带以及便于灵活调节频带的中心频率和带宽。两个枝节负载谐振器的开口方向相向，且关于介质基板中心点中心对称，c型微带线的两端与阶梯阻抗微带线3通过三线交指耦合线状缝隙增强输入输出耦合，从而在通带附近额外形成了三个传输零点以提高带外选择性；本例中阶梯阻抗微带线3，由较小矩形的高阻抗微带线和较大矩形的低阻抗微带线连接而成，高阻抗微带线末端通过金属化过孔4接地且超出底层缝隙线四分之一微带线的波导波长，该两个微带线均与介质板长边平行，高阻抗微带线用以实现差模信号从缝隙线到微带线的过渡；枝节负载微带谐振器2中的折叠型半波长谐振器的总长度为lr1＝42.4mm，宽度wr1＝0.8mm，微带枝节的长度为lr2＝4.3mm，宽度wr2＝0.8mm，微带枝节末端的金属化过孔半径r2＝0.2mm，与阶梯阻抗微带线3之间平行耦合的间距g1＝1.1mm，与阶梯阻抗微带线3三线交指耦合的间距g2＝0.3mm；阶梯阻抗微带线3的高阻抗微带线长度l3＝1mm，宽度w3＝0.8mm，低阻抗微带线长度l4＝16mm，宽度w4＝2.4mm，其内部蚀刻的一对三线交指耦合线状缝隙的宽度w5＝0.5mm，高阻抗微带线末端的金属化过孔4的半径r1＝0.2mm。

参照图6，本例中直线型阶梯阻抗缝隙线7，由一段较宽矩形缝隙和一段较窄缝隙连接而成；分别位于u型微带线5中直线微带底正下方，且较宽矩形缝隙的一条窄边与u型微带线5中直线微带底的内边重合，并超出u型微带线5的直线微带底四分之一缝隙线波长，本例中l型阶梯阻抗缝隙线8，由一段较窄的直线型缝隙线和一段较宽的缝隙构成，较窄的缝隙线穿过阶梯阻抗微带线3中高阻抗微带线与低阻抗微带线交界处的正下方并超出了四分之一个缝隙线波导波长，两段阶梯阻抗缝隙线与正上方介质基板1上的u型输入微带线5组成信号从微带线到缝隙线的转换结构，用于传输差模信号和实现固有的共模信号抑制；输入/输出直线型阶梯阻抗缝隙线和l型阶梯阻抗缝隙线均关于介质基板中心点中心对称；直线型阶梯阻抗缝隙线7中ls1＝9mm，ls2＝5.55mm，宽度ws1＝5mm，ws2＝0.15mm；l型阶梯阻抗缝隙线8中ls3＝9.85mm，ls4＝7mm，宽度ws4＝3.3mm。

本发明采用了微带谐振器枝节终端短路的形式，通过调节该微带谐振器中心加载的枝节，可以独立调节滤波器两个频带的中心频率，增强了设计的灵活性和方便性。不同于大多数差分微带线-缝隙线传输结构，本发明中的u型微带线和阶梯阻抗缝隙线关于介质板中心点中心对称，且l型阶梯阻抗缝隙线较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转了90°，大大缩小了滤波器的尺寸，同时保留了良好的共模抑制特性。此外，短路枝节由于其固有特性，进一步缩小了滤波器的尺寸。

本发明由于在阶梯阻抗微带线内部蚀刻了一对三线交指耦合线状缝隙，与枝节负载微带谐振器之间通过三线交指耦合传输能量，增强了输入和输出之间的耦合，有较小的插入损耗；该耦合方式可在差模通带附近产生两个传输零点，相比于大多数使用单个谐振器的滤波器，本发明使用了两个谐振器，两个谐振器之间通过准交指耦合产生一个传输零点，通过调节阶梯阻抗微带线与枝节负载谐振器之间的缝隙耦合，可以改变传输零点的位置，显著提升了双频差分带通滤波器的设计灵活性和带外选择性，同时保持了较高的共模抑制。本发明同时还具有宽阻带的特性，增强了滤波器的选择性。

本发明的工作原理是：信号由u型输入微带线输入时，其中的微带差模信号激励起下方第一阶梯阻抗缝隙线的电场，而微带共模信号无法激起第一阶梯阻抗缝隙线的电场，这样只有差模信号得以通过直线型阶梯阻抗缝隙线并传输至l型阶梯阻抗缝隙线，共模信号得到抑制，差模信号再通过阶梯阻抗缝隙线至阶梯阻抗微带线的过渡结构传输至上层的阶梯阻抗微带线，并通过三线交指耦合将信号传输至上中间的两个开路/枝节负载微带谐振器，增强了输入输出耦合，从而在通带附近形成三个传输零点，用于提高滤波器的选择性。

下面结合实测结果，对本发明的技术效果作进一步说明：

实施例8：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-7。

测量实验内容：

使用矢量网络分析仪n5230a对本发明中的基于开路枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器和基于短路枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器分别进行了测量实验一和二，实验一测试了该双频差分带通滤波器的差模回波损耗和差模插入损耗实验结果见图7和图8；实验二测试了该双频差分带通滤波器的共模回波损耗和共模插入损耗实验结果见图9和图10。

测量实验结果与分析：

图7为本发明的基于开路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的差模回波损耗和差模插入损耗的s参数实测图，其中差模回波损耗用表示，差模插入损耗用表示。图7的横坐标为频率，单位为ghz；纵坐标为s参数，单位是db。图7中带有实心方形符号的曲线为带有空心圆圈符号的曲线为

本实施例中两个差模通带的中心频率分别为2.50ghz和3.60ghz，绝对带宽(相对带宽)分别为209.2mhz和173.5mhz(8.68％和4.99％)；第一差模通带中的最大差模回波损耗为35.4db，最小差模插入损耗为2.05db；第二差模通带中的最大差模回波损耗为15.84db，最小差模插入损耗为2.28db；第一差模通带左侧存在1个传输零点，位于1.8ghz处，第一、第二差模通带之间存在一个传输零点，位于2.67ghz处，第二差模通带右侧存在一个传输零点，位于3.76ghz处，从图7可以看出，该滤波器有较小的插入损耗，同时该三个传输零点显著提高了带外选择性。

图8为本发明的基于开路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的共模回波损耗和共模插入损耗的s参数实测图，其中共模回波损耗用表示，共模插入损耗用表示。图8的横坐标为频率，单位为ghz；纵坐标为s参数，单位是db。图8中带有实心方形符号的曲线为带有空心圆圈符号的曲线为

本实施例中的共模回波损耗在工作频段范围内小于等于0.40db，共模插入损耗大于等于38.5db，从图8的数据显示可以看出，本发明的双频差分带通滤波器在工作频带中有效实现了显著的共模抑制。

实施例9：

基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器的总体构成和具体结构同实施例1-7，测量实验内容同实施例8。

测量实验结果与分析：

图9为本发明的基于短路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的差模回波损耗和差模插入损耗的s参数实测图，其中差模回波损耗用表示，差模插入损耗用表示。图9的横坐标为频率，单位为ghz；纵坐标为s参数，单位是db。图9中带有实心方形符号的曲线为带有空心圆圈符号的曲线为

本实施例中两个差模通带的中心频率分别为1.94ghz和2.55ghz，绝对带宽(相对带宽)分别为169.6mhz和207.8mhz(8.93％和8.31％)；第一差模通带中的最大差模回波损耗为20.15db，最小差模插入损耗为2db；第二差模通带中的最大差模回波损耗为19.85db，最小差模插入损耗为1.92db；第一差模通带左侧存在1个传输零点，位于1.75ghz处，第一、第二差模通带之间存在一个传输零点，位于2.2ghz处，第二差模通带右侧存在一个传输零点，位于2.75ghz处，从图9可以看出，该滤波器有较小的插入损耗，同时该三个传输零点显著提高了带外选择性。

图10为本发明的基于短路枝节负载谐振器的双频差分滤波器的共模回波损耗和共模插入损耗的s参数实测图，其中共模回波损耗用表示，共模插入损耗用表示。图10的横坐标为频率，单位为ghz；纵坐标为s参数，单位是db。图10中带有实心方形符号的曲线为带有空心圆圈符号的曲线为

本实施例中的共模回波损耗在工作频段范围内小于等于0.28db，共模插入损耗大于等于40db，从图10可以看出，本发明双频差分带通滤波器实现了显著的共模抑制。

简而言之，本发明提出的一种基于枝节负载谐振器的双频差分带通滤波器。解决了现有滤波器高插损、低选择性和缺灵活设计的问题。介质基板上表面印制有两个居中相向形成准交指耦合的枝节负载谐振器、两个与之形成三线交指耦合的阶梯阻抗微带线和两侧的u型微带线；介质基板下表面的金属地板上蚀刻有两个直线型阶梯阻抗缝隙线和两个较直线型阶梯阻抗缝隙线逆时针旋转90°的l型阶梯阻抗缝隙线。以上电路结构均关于介质基板中心点中心对称。本发明介质基板上下表面的所有结构关于介质基板中心点中心对称设计和阶梯阻抗缝隙线90°弯折设计，大大缩小了滤波器尺寸；准交指耦合和三线交指耦合结构降低了滤波器插入损耗且形成三个传输零点，增强了滤波器选择性；中心加载的枝节有开路和短路两种形式，便于适应不同的应用需求。