基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器，包括两个互相耦合的微带交叉形谐振器，两个互相耦合的微带交叉形谐振器关于滤波器的纵向中性轴左右对称，每个微带交叉形谐振器由三条微带传输线组合而成。本发明采用简单易实现的微带传输线结构，重量轻、体积小、加工速度快、成本低，通过焊接不同容值的集总电容可以很方便的对本发明差模滤波中心频率、差模滤波响应带宽、差模滤波选择特性和共模抑制范围、共模抑制能力进行重构，以满足不同系统、不同环境对通信设备的要求。本发明在调频通信设备、复杂环境下的通信设备以及对共模噪声抑制要求较高的民用或军用通信设备设计中具有广阔的研究和开发前景。
【专利说明】基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器
【技术领域】
[0001] 本发明属于微波毫米波领域中可重构微波无源滤波器领域，特别是一种基于耦合 型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器。
【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。随着通信技术的发展，人们对于可重构器件和差分器件的 研究热情越来越高，同时也开始有部分研究者将研究方向转移到了可重构差分器件之上， 以在提高系统信噪比的同时更有效地利用越来越紧张的通信频谱资源。基于以上分析，本 发明提出了一种具有优秀差模滤波特性和共模抑制能力，并且具有差模和共模响应均可重 构特性的基于耦合型交叉形谐振器的新型可重构差分带通滤波器，并尚未发现其相关研究 和报导。
【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可重构差分带通滤波器。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于耦合型交叉形谐振器的可重构差 分带通滤波器，其特征在于，包括两个互相耦合的微带交叉形谐振器，每个谐振器由三条微 带传输线组合而成，左边部分的微带线分别为第二微带线（2)、第三微带线（3)、第四微带 线（4)。第二微带线（2)位于谐振器的左上方，且与第四微带线（4)关于对称线SS'上下对 称，第三微带线（3)位于交叉形谐振器的中央位置，同时连接第二微带线（2)和第四微带线 ⑷。第一输出端口（P1)通过馈线微带线⑴和集总电容（C 2)与第二微带线⑵相连，第 二输出端口（P1'）通过馈线微带线（5)和集总电容（C4)与第四微带线（4)相连，第二微带 线⑵通过集总电容（CJ与金属化接地孔（H1)相连，第三微带线（3)通过集总电容（C 3) 与金属化接地孔（H2)相连，第四微带线（4)通过集总电容（C5)与金属化接地孔（H3)相连。 左右两边的微带交叉形谐振器与集总电容均关于对称线TT'左右对称且互相耦合。右边交 叉形谐振器的三条组成微带线分别为第七微带线（7)、第八微带线（8)和第九微带线（9)。 右边的集总电容分别为（C 7)、（C8)、（C9)、（Cltl)和（Cn)。右边的金属化接地孔分别为（金属 孔4)、（金属孔5)和（金属孔6)。第三输出端口（P2)通过馈线微带线（10)和集总电容 (C 1(l)与第九微带线（9)相连，第四输出端口（P2'）通过馈线微带线（6)和集总电容（C8)与 第七微带线（7)相连。集总电容（C6)连接第四微带线（4)和第七微带线（7)，且位于微带 谐振器的最下方，集总电容（C12)连接第二微带线（2)和第九微带线（9)，且位于微带谐振 器的最上方。
[0005] 两个交叉形谐振器互相耦合，且关于滤波器水平中性轴和垂直中性轴分别对称。
[0006] 第一微带线线（1)、第五微带线（5)、第六微带线（6)以及第十微带线（10)长度相 等、宽度相同；第二微带线线（2)、第四微带线（4)、第七微带线（7)以及第九微带线（9)长 度相等、宽度相同；第三微带线（3)与第八微带线（8)关于对称线滤波器纵向中性轴对称且 长度相等、宽度相同；第一集总电容（C)、第五集总电容（C 5)、第七集总电容（C7)、第^^一集 总电容（Cn)大小相等；第二集总电容（C 2)、第四集总电容（C4)、第八集总电容（C8)、第十集 总电容（C 1(l)大小相等；第五集总电容（C3)与第九集总电容（C9)相对于滤波器的纵向中心 轴对称且大小相等；第六集总电容（C 6)与第十二集总电容（C12)相对于滤波器的横向中心 轴对称且大小相等。
[0007] 本发明滤波器在差模激励下的滤波响应具有绝对带宽保持不变条件下的中心频 率可重构特性。
[0008] 本发明滤波器在差模激励下的滤波响应具有相对带宽保持不变条件下的中心频 率可重构特性。
[0009] 本发明滤波器在差模激励下的滤波响应具有中心频率保持不变条件下的带宽可 重构特性。
[0010] 本发明滤波器在共模激励下的频率响应具有保持差模激励滤波响应不变条件下 共模噪声的抑制范围和抑制能力的可重构特性。
[0011] 本发明滤波器的各组成微带线的物理长度、宽度以及耦合缝隙均可调节，该滤波 器的各组成集总电容的容值大小均可调节，调节值由介质板的介电常数、厚度以及差模激 励的中心频率、带览和共|旲激励的响应沮围决定。
[0012] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：1)本发明具有在差模响应绝对带宽固定 不变的条件下，对差模响应的中心频率进行重构的显著优点，且可重构范围很宽；2)本发 明具有在差模响应相对带宽固定不变的条件下，对差模响应的中心频率进行重构的显著优 点，且可重构范围很宽；3)本发明具有在差模响应的中心频率保持基本不变的条件下，对 差模响应的带宽进行重构的优点，且带宽可重构范围较大；4)本发明具有在差模滤波响应 保持不变的条件下，对共模抑制响应的抑制范围和抑制能力进行重构的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 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。
[0014] 图1是本发明基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器的拓扑结构图。
[0015] 图2是本发明基本谐振部分的等效电路图。
[0016] 图3a为偶偶|旲等效电路，图3b为偶奇|旲等效电路，图3c为奇偶|旲等效电路，图3d 为奇奇模等效电路。
[0017] 图4是本发明集总电容CE对差模滤波响应回波损耗性能的影响曲线。
[0018] 图5a?图5d是本发明差模激励下滤波响应在绝对带宽保持不变前提下，中心频 率fc)的重构情况示意图。
[0019] 图6a?图6d是本发明差模激励下滤波响应在相对带宽保持不变前提下，中心频 率&的重构情况示意图。
[0020] 图7a?图7d是本发明差模激励下滤波响应在中心频率&基本不变的前提下，带 宽的重构情况示意图。
[0021] 图8a?图8b是本发明在差模滤波响应保持不变的前提下，共模抑制范围和抑制 能力的重构情况示意图。
【具体实施方式】
[0022] 结合图1，本发明是一种基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器，其特 征在于，包括两个互相耦合的微带交叉形谐振器，每个谐振器由三条微带传输线组合而成， 左边部分的微带线分别为第二微带线2、第三微带线3、第四微带线4。第二微带线2位于 谐振器的左上方，且与第四微带线4关于对称线SS'上下对称，第三微带线3位于交叉形谐 振器的中央位置，同时连接第二微带线2和第四微带线4。第一输出端口 P1通过馈线微带 线1和集总电容C2与第二微带线2相连，第二输出端口 P1'通过馈线微带线5和集总电容 C4与第四微带线4相连，第二微带线2通过集总电容Q与金属化接地孔H1相连，第三微带 线3通过集总电容C 3与金属化接地孔H2相连，第四微带线4通过集总电容C5与金属化接 地孔H3相连。左右两边的微带交叉形谐振器与集总电容均关于对称线TT'左右对称且互 相耦合。右边交叉形谐振器的三条组成微带线分别为第七微带线7、第八微带线8和第九微 带线9。右边的集总电容分别为C 7、C8、C9、C1(I和Cn。右边的金属化接地孔分别为H4、H5和 H6。第三输出端口 P2通过馈线微带线10和集总电容C1(l与第九微带线9相连，第四输出端 口 P2'通过馈线微带线6和集总电容C8与第七微带线7相连。集总电容C6连接第四微带 线4和第七微带线7,且位于微带谐振器的最下方，集总电容C 12连接第二微带线2和第九 微带线9,且位于微带谐振器的最上方。
[0023] 所述微带线长度、宽度以及耦合缝隙均可调节，其调节值是根据设计要求、介质板 参数确定的；所述集总电容的容值均可调节，其容值是由差模响应中心频率、带宽、共模响 应抑制范围等参数确定的。
[0024] 本发明基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分滤波器，其工作原理简述如下：
[0025] 图1给出了本发明基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器的拓扑结 构，可以看出，本发明的差分滤波器由分布的微带线和集总的电容共同组合而成；图2之中 则是本发明基本谐振响应部分的等效电路，基本谐振响应主要是由耦合型交叉形谐振器完 成的，并通过等效电容C进行馈电，以充分激励该谐振响应；图3a?图3d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，图3a为偶偶模等效电路，图3b为偶奇模等效 电路，图3c为奇偶模等效电路，图3d为奇奇模等效电路，其中Z^U。。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，0i、0分别是中央加载的开路枝节、中 央耦合线部分的电长度，r是端口的反射系数。
[0026] 本发明基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器的差模和共模散射参 数Sddll，S dd21，Srall和&。21可以通过下式计算得到：
【权利要求】
1. 基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器，其特征在于，包括两个互相耦 合的微带交叉形谐振器，两个互相耦合的微带交叉形谐振器关于滤波器的纵向中性轴左右 对称，每个微带交叉形谐振器由三条微带传输线组合而成； 左边部分的微带交叉形谐振器包括第二微带线（2)、第三微带线（3)、第四微带线（4); 第三微带线（3)位于滤波器的横向中心轴上，一端同时连接第二微带线（2)和第四微带线 (4)，第二微带线（2)位于第三微带线（3)的上方，且与第四微带线（4)关于滤波器的横向 中心轴上下对称；第一输出端口（P1)通过第一馈线微带线（1)和第二集总电容（C2)与第 二微带线⑵相连，第二输出端口（P1'）通过第二馈线微带线（5)和第四集总电容（C4)与 第四微带线（4)相连，第二微带线（2)通过第一集总电容（Q)与第一金属化接地孔（H1) 相连，第三微带线（3)通过第三集总电容（C3)与第二金属化接地孔（H2)相连，第四微带线 (4)通过第五集总电容（C5)第三与金属化接地孔（H3)相连； 右边部分的微带交叉形谐振器包括：第七微带线（7)、第八微带线（8)和第九微带线 (9)，第七集总电容（C7)、第八集总电容（C8)、第九集总电容（C9)、第十集总电容（C1Q)和第 十一集总电容（Cn)，第四金属化接地孔（H4)、第五金属化接地孔（H5)和第六金属化接地孔 (H6);第三输出端口（P2)通过第三馈线微带线（10)和第十集总电容（C1(l)与第九微带线 (9)相连，第四输出端口（P2'）通过第四馈线微带线（6)和第八集总电容（C8)与第七微带 线（7)相连；第六集总电容（C6)连接第四微带线（4)和第七微带线（7)，且位于谐振器的 最下方，第十二集总电容（C12)连接第二微带线（2)和第九微带线（9)，且位于谐振器的最 上方。
2. 根据权利要求1所述的基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器，其特征 在于，两个交叉形谐振器互相耦合，且关于滤波器水平中性轴和垂直中性轴分别对称。
3. 根据权利要求1所述的基于耦合型交叉形谐振器的可重构差分带通滤波器，其特征 在于，第一微带线线（1)、第五微带线（5)、第六微带线（6)以及第十微带线（10)长度相等、 宽度相同；第二微带线线（2)、第四微带线（4)、第七微带线（7)以及第九微带线（9)长度相 等、宽度相同；第三微带线（3)与第八微带线（8)关于对称线滤波器纵向中性轴对称且长度 相等、宽度相同；第一集总电容沁）、第五集总电容（C5)、第七集总电容（C7)、第^^一集总电 容（Cn)大小相等；第二集总电容（C2)、第四集总电容（C4)、第八集总电容（C8)、第十集总电 容（C1(l)大小相等；第五集总电容（C3)与第九集总电容（C9)相对于滤波器的纵向中心轴对 称且大小相等；第六集总电容（C6)与第十二集总电容（C12)相对于滤波器的横向中心轴对 称且大小相等。
【文档编号】H01P7/08GK104377408SQ201410621564
【公开日】2015年2月25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, 芮平亮, 傅军, 蒋飞, 杨怡, 杨柳静 申请人:中国电子科技集团公司第二十八研究所