一种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器，包含尺寸相等且相互对称的第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器和第二滤波器均包含位于介质基板上层的微带线结构和介质基板下层的开槽线结构，其中第一滤波器的微带线结构包含第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振器，开槽线结构包含第一开槽线和第二开槽线；第二滤波器的微带线结构包含第三馈线、第四馈线、第三谐振器和第四谐振器，开槽线结构包含第三开槽线和第四开槽线。所述第一至四谐振器采用弯折结构，一部分位于介质基板上层，另一部分弯折至介质基板下层。本实用新型具有宽频带，高共模抑制的特点，且电路结构简单，易于加工，具有较大的实用性。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及无线通信【技术领域】，尤其涉及一种基于微带开槽线结构的双模平 衡滤波器。 一种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器
【背景技术】
[0002] 在现代无线通信系统中，平衡器件受到了越来越多的关注，因为平衡器件可以有 效抑制环境噪声和系统内部的噪声。平衡滤波器作为无线通信系统的必不可少的器件，在 近些年得到了广泛的研究。平衡滤波器在差模信号激励下具有滤波作用，且可以有效抑制 环境和系统内部产生的噪声，因而广泛应用于现代无线通信电路。共模信号会降低其信噪 t匕，所以在平衡电路设计中，要尽可能增强对共模信号的抑制水平。
[0003] 现有的平衡滤波器设计主要针对窄带系统，这是因为很难做到在很宽的频带内抑 制共模信号，且平衡滤波器往往具有很复杂的结构。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供一种基于开槽线结 构的微带双模平衡滤波器，其在很宽的差模信号通带内具有很高的共模抑制特性，电路简 单，易于加工。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0006] -种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器，包含第一滤波器和第二滤波器；
[0007] 所述第一滤波器和第二滤波器均包括位于介质基板上层的微带线结构和介质基 板下层的开槽线结构；
[0008] 所述第一滤波器的微带线结构包括第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振 器，所述第一滤波器的开槽线结构包括第一开槽线和第二开槽线，所述第二滤波器的微带 线结构包含第三馈线、第四馈线、第三谐振器和第四谐振器，所述第二滤波器的开槽线结构 包含第三开槽线和第四开槽线；
[0009] 所述第一至第四谐振器均采用弯折结构，一部分位于介质基板的上层，另一部分 弯折至介质基板下层；
[0010] 所述第一谐振器和第二谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为 一体；
[0011] 所述第三谐振器和第四谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为 一体；
[0012] 所述第一馈线一端与所述第一谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L 型结构，所述第二馈线一端与所述第二谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型 结构，所述第一馈线的另一端和所述第二馈线的另一端组成一对输入输出端口；
[0013] 所述第三馈线一端与所述第三谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L 型结构，所述第四馈线一端与所述第四谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型 结构，所述第三馈线的另一端和所述第四馈线的另一端组成一对输入输出端口；
[0014] 第二开槽线加载于第一开槽线的中间位置且与第一开槽线平行；
[0015] 第四开槽线加载于第三开槽线的中间位置且与第三开槽线平行；
[0016] 所述第一滤波器和第二滤波器结构相同、相互对称，其中第一馈线和第三馈线对 称、第二馈线和第四馈线对称、第一谐振器与第三谐振器对称、第二谐振器与第四谐振器对 称、第二开槽线与第四开槽线对称、第一开槽线与第三开槽线对称并在对称面上相连接成 为一体；
[0017] 所述第一至第四馈线结构相同、尺寸相等；
[0018] 所述第一至第四谐振器结构相同、尺寸相等；
[0019] 所述第一开槽线和所述第三开槽线结构相同、尺寸相等；
[0020] 所述第二开槽线和所述第四开槽线结构相同、尺寸相等；
[0021] 所述第一至第四谐振器为四分之一波长谐振器。
[0022] 作为本实用新型一种基于开槽线结构的双模平衡滤波器进一步的优化方案，所述 第一至第四馈线特性阻抗为50欧姆。
[0023] 本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0024] 所述平衡滤波器采用开槽线加载结构，形成双模谐振器，因而具有很宽的带宽，采 用折叠结构的谐振器，取得很高的共模抑制特性；电路结构简单，易于加工。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1是所采用印刷电路板的示意图；
[0026] 图2是所述平衡滤波器结构示意图；
[0027] 图3是所述平衡滤波器在差模信号激励下的等效电路；
[0028] 图4是所述平衡滤波器在共模信号激励下的等效电路；
[0029] 图5为本实用新型微带平衡滤波器的散射参数仿真与测试结果(仿真采用的是 HFSS软件，测试采用的是安捷伦N5230C矢量网络分析仪，下同）；
[0030] 图6为本实用新型微带平衡滤波器的群时延测试结果。
[0031] 图中，A1 :第一馈线；A2 :第二馈线；A3 :第一谐振器;A4 :第二谐振器；A5 :第一开 槽线；A6 :第二开槽线；B1 :第三馈线；B2 :第四馈线；B3 :第三谐振器；B4 :第四谐振器；B5 : 第三开槽线；B6 :第四开槽线；S1 :介质；S2 :基板上层金属；S3 :基板下层金属；Pinl :第一 输入端口；Pin2 :第二输入端口；Poutl :第一输出端口；Pout2 :第二输出端口。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
[0033] 本实用新型公开了一种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器，包含第一滤波器 和第二滤波器；
[0034] 所述第一滤波器和第二滤波器均包括位于介质基板上层的微带线结构和介质基 板下层的开槽线结构；
[0035] 所述第一滤波器的微带线结构包括第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振 器，所述第一滤波器的开槽线结构包括第一开槽线和第二开槽线，所述第二滤波器的微带 线结构包含第三馈线、第四馈线、第三谐振器和第四谐振器，所述第二滤波器的开槽线结构 包含第三开槽线和第四开槽线；
[0036] 所述第一至第四谐振器均采用弯折结构，一部分位于介质基板的上层，另一部分 弯折至介质基板下层；
[0037] 所述第一谐振器和第二谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为 一体；
[0038] 所述第三谐振器和第四谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为 一体；
[0039] 所述第一馈线一端与所述第一谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L 型结构，所述第二馈线一端与所述第二谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型 结构，所述第一馈线的另一端和所述第二馈线的另一端组成一对输入输出端口；
[0040] 所述第三馈线一端与所述第三谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L 型结构，所述第四馈线一端与所述第四谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型 结构，所述第三馈线的另一端和所述第四馈线的另一端组成一对输入输出端口；
[0041] 第二开槽线加载于第一开槽线的中间位置且与第一开槽线平行；
[0042] 第四开槽线加载于第三开槽线的中间位置且与第三开槽线平行；
[0043] 所述第一滤波器和第二滤波器结构相同、相互对称，其中第一馈线和第三馈线对 称、第二馈线和第四馈线对称、第一谐振器与第三谐振器对称、第二谐振器与第四谐振器对 称、第二开槽线与第四开槽线对称、第一开槽线与第三开槽线对称并在对称面上相连接成 为一体；
[0044] 所述第一至第四馈线结构相同、尺寸相等；
[0045] 所述第一至第四谐振器结构相同、尺寸相等；
[0046] 所述第一开槽线和所述第三开槽线结构相同、尺寸相等；
[0047] 所述第二开槽线和所述第四开槽线结构相同、尺寸相等；
[0048] 所述第一至第四谐振器为四分之一波长谐振器。
[0049] 所述第一至第四馈线特性阻抗为50欧姆。
[0050] 本实用新型所述平衡滤波器的输出端口和输入端口均采用SMA头焊接，以便接入 测试或者与电路相连。
[0051] 本实用新型采用相对介电常数为2. 2,厚度为0. 508mm的PCB板作为介质基板，也 可以采用其他规格的PCB板作为基板。如图1所示，在PCB板的介质基片S1的上、下表面 分别包覆有上金属层S2和下金属层S3。
[0052] 图2是所述平衡滤波器的电路示意图，上面的图为俯视图，下面为基板的侧视图。 图中所述平衡滤波器由第一滤波器和第二滤波器组成，其中第一滤波器包括：第一馈线 A1，第二馈线A2,第一谐振器A3,第二谐振器A4,第一开槽线A5,第二开槽线A6 ;第二滤波 器包括：第三馈线B1，第四馈线B2,第三谐振器B3,第四谐振器M，第三开槽线B5,第四开 槽线B6 ;第一滤波器和第二滤波器关于对称面0ΡΡ' 0'对称，结构完全相同，其中第一至二 馈线（A1-A2)分别与第三至四馈线（B1-B2)对称，第一至二谐振器（A3-A4)分别与第三至 四谐振器（B3-B4)对称，第一至二开槽线（A5-A6)分别与第三至四开槽线（B5-B6)对称，且 第一开槽线A5与第三开槽线B5在对称面上相互连接；下面以第一滤波器为例说明所述平 衡滤波器的特征，不失其一般性。第一谐振器A3和第二谐振器A4均采用折叠结构，如图中 所不，其弯折为一个不对称的U型结构，一端位于介质基板的上层，一端位于介质基板的下 层，且下层部分正好位于开槽线中，上层和下层部分相互平行，通过位于介质基板内的部分 连接成为一体。第一谐振器A3和第二谐振器A4位于介质基板上层的一端分别与第一馈线 A1和第二馈线A2的一端垂直相连，第一馈线A1和第二馈线A2的另一端分别作为输入或者 输出端口。位于介质基板下层的第一开槽线A5和第二开槽线A6是通过将下层金属S3刻 蚀后形成的，其中第二开槽线A6类似为T型结构，加载于第一开槽线A5的中间位置，第二 开槽线A6与第一开槽线A5相互平行，这样就形成一个双模的微带开槽线谐振器。
[0053] 当差模信号从输入端口 Pinl和输入端口 Pin2进入系统时，该平衡滤波器在对称 面0ΡΡ' 0'上相当于短路，其等效电路如图3所示。此时，第一开槽线A5和第三开槽线B5 之间相当于存在一个电壁，平衡滤波器相当于一个单端滤波器，由于结构的完全对称性，以 第一滤波器为例说明，不失一般性。此时，第二开槽线A6加载于第一开槽线A5的中间位置， 形成结构对称的双模谐振器，即产生双模宽带的差模信号通带。
[0054] 当共模信号从输入端口 Pinl和输入端口 Pin2进入系统时，该平衡滤波器在对称 面0ΡΡ' 0'上相当于开路，其等效电路如图4所示。此时，第一开槽线A5和第三开槽线B5 之间相当于存在一个磁壁，平衡滤波器相当于一个单端滤波器，由于结构的完全对称性，以 第一滤波器为例说明，不失一般性。此时，滤波器的结构被破坏，共模信号不能正常传输，第 一谐振器A3和第二谐振器A4采用折叠结构是为了提高共模信号的抑制。
[0055] 如图5所示，本实用新型双模平衡滤波器的散射参数仿真与实测结果。其中Sddll 表示差模信号激励下的回波损耗，Sdd21为差模信号激励下的传输系数，Scc21为共模信号 激励下的传输系数。所述平衡微带滤波器中心频率为5. 25GHz，其3dB相对带宽为50%，从 图中可以看到仿真和实测结果基本吻合，其中测量误差的插入损耗略微偏大是源于加工误 差以及开槽线在测试过程中的辐射损耗。在差模信号通带内共模信号均在_40dB以下，具 有很高的共模抑制效果。
[0056] 图6为所述宽带平衡微带滤波器的群时延测试结果。群时延是描述宽带或者超 宽带滤波器对于信号的延迟特性的参数。从图中可以看出，在差模信号通带内，群时延在 0. 4ns到0. 9ns的区间内变化，上下浮动很小，群时延具有很平坦的特性。
[0057] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为 本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种基于微带开槽线结构的双模平衡滤波器，其特征在于，包含第一滤波器和第二 滤波器； 所述第一滤波器和第二滤波器均包括位于介质基板上层的微带线结构和介质基板下 层的开槽线结构； 所述第一滤波器的微带线结构包括第一馈线、第二馈线、第一谐振器和第二谐振器，所 述第一滤波器的开槽线结构包括第一开槽线和第二开槽线，所述第二滤波器的微带线结构 包含第三馈线、第四馈线、第三谐振器和第四谐振器，所述第二滤波器的开槽线结构包含第 三开槽线和第四开槽线； 所述第一至第四谐振器均采用弯折结构，一部分位于介质基板的上层，另一部分弯折 至介质基板下层； 所述第一谐振器和第二谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为一 体； 所述第三谐振器和第四谐振器相互平行，通过位于介质基板内的金属层连接成为一 体； 所述第一馈线一端与所述第一谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型结 构，所述第二馈线一端与所述第二谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型结 构，所述第一馈线的另一端和所述第二馈线的另一端组成一对输入输出端口； 所述第三馈线一端与所述第三谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型结 构，所述第四馈线一端与所述第四谐振器位于介质基板上层的部分垂直相连成为L型结 构，所述第三馈线的另一端和所述第四馈线的另一端组成一对输入输出端口； 第二开槽线加载于第一开槽线的中间位置且与第一开槽线平行； 第四开槽线加载于第三开槽线的中间位置且与第三开槽线平行； 所述第一滤波器和第二滤波器结构相同、相互对称，其中第一馈线和第三馈线对称、 第二馈线和第四馈线对称、第一谐振器与第三谐振器对称、第二谐振器与第四谐振器对称、 第二开槽线与第四开槽线对称、第一开槽线与第三开槽线对称并在对称面上相连接成为一 体； 所述第一至第四馈线结构相同、尺寸相等； 所述第一至第四谐振器结构相同、尺寸相等； 所述第一开槽线和所述第三开槽线结构相同、尺寸相等； 所述第二开槽线和所述第四开槽线结构相同、尺寸相等； 所述第一至第四谐振器为四分之一波长谐振器。
2. 根据权利要求1所述的双模平衡滤波器，其特征在于，所述第一至第四馈线特性阻 抗为50欧姆。
【文档编号】H01P7/08GK203883097SQ201420203554
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】邓宏伟, 赵永久, 贺莹 申请人:南京航空航天大学