基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器

1.本发明涉及一种平衡式双频带带通滤波器，具体涉及一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器。


背景技术：

2.在现代无线通信系统中，平衡式电路发挥着重要作用。相对于非平衡的单端口输入输出电路，平衡式电路可以高效地抑制环境噪声和内部有源器件产生的噪声，因而具有优越的电磁兼容特性。各种各样的射频微波器件，如滤波器、混频器和功率放大器等都被广泛设计为平衡式的拓扑结构。随着集成电路的飞速发展，对平衡式器件的需求会更加迫切。平衡式滤波器在差模信号输入时具有滤波特性，同时能够有效抑制共模噪声。平衡式滤波器可以通过一个单端口滤波器和两个巴伦来简便构造，但其面积巨大。因此，不额外添加巴伦，把平衡式滤波器作为单一器件来设计是非常重要的，具有广阔的应用前景。
3.陷波滤波器是一种可以在某一个较窄的频段内迅速衰减输入信号，以达到阻碍此频段信号通过的滤波器，通常应用于超宽带滤波器的设计中起到滤除通带内干扰频段信号的作用。但是目前已有的陷波滤波器的研究大多都是基于超宽带技术应用为前提，之后在超宽带滤波器结构的基础上引入带阻枝节从而达到陷波的效果。很少有将陷波滤波器作为一个独立的无源器件进行设计的研究，因此目前已有的陷波滤波器或多或少都存在着滤波器结构尺寸较大、选择性不好、通带内陷波频段附近过渡带不够陡峭以及整体滤波器的带外抑制较差等诸多问题，因此研究具有高性能差模滤波特性且同时能够实现共模抑制的小型化陷波滤波器具有重要的意义。有鉴于此，确有必要提出一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器。


技术实现要素：

4.根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器，具体包括：
5.差分结构平行双线输入端口a、差分结构平行双线输出端口b、介质板、两段环型双面差分信号传输线、两段直线型双面差分信号传输线、两组反相连接结构、两组双面发夹式耦合线、两段双面终端开路短截线、两段双面高阻抗传输线、一段双面低阻抗传输线、一组双面接地结构和一组双面终端短路平行耦合线；
6.所述差分结构平行双线输入端口a包括输入端口a+和输入端口a-；
7.所述差分结构平行双线输出端口b包括输出端口b+和输出端口b-；
8.所述两段环型双面差分信号传输线包括第一环型双面差分信号传输线和第二环型双面差分信号传输线；所述第一环型双面差分信号传输线的一端与输入端口a+相连接、另一端接于反相连接组合ⅰ与双面发夹线组合ⅰ连接处；所述第二环型双面差分信号传输线的一端与输出端口b+相连接、另一端接于反相连接组合ⅱ与双面发夹线组合ⅱ连接处；
9.所述两段直线型双面差分信号传输线包括第一直线型双面差分信号传输线和第
二直线型双面差分信号传输线；所述第一直线型双面差分信号传输线一端与输入端口a-相连接、另一端与反相连接组合ⅰ相连接；所述第二直线型双面差分信号传输线一端与输出端口b-相连接、另一端与反相连接组合ⅱ相连接；
10.所述两组反相连接结构包括反相连接组合ⅰ和反相连接组合ⅱ；所述反相连接组合ⅰ一端与第一环型双面差分信号传输线相连接、另一端与第一直线型双面差分信号传输线相连接；所述反相连接组合ⅱ一端与第二环型双面差分信号传输线相连接、另一端与第二直线型双面差分信号传输线相连接；
11.所述两组双面发夹式耦合线包括双面发夹线组合ⅰ和双面发夹线组合ⅱ；所述双面发夹线组合ⅰ和双面发夹线组合ⅱ具有相同的结构；所述双面发夹线组合ⅰ包括双面发夹线组合ⅰ外耦合线和双面发夹线组合ⅰ内耦合线；所述双面发夹线组合ⅱ包括双面发夹线组合ⅱ外耦合线和双面发夹线组合ⅱ内耦合线；其中所述双面发夹线组合ⅰ外耦合线接于第一环型双面差分信号传输线与双面终端短路平行耦合线连接处；所述双面发夹线组合ⅰ内耦合线与第一双面高阻抗传输线相连接；
12.所述两段双面终端开路短截线包括第一双面终端开路短截线(和第二双面终端开路短截线；所述第一双面终端开路短截线与双面发夹线组合ⅰ外耦合线相连接；所述第二双面终端开路短截线与双面发夹线组合ⅱ外耦合线相连接；
13.所述两段双面高阻抗传输线包括第一双面高阻抗传输线和第二双面高阻抗传输线；所述第一双面高阻抗传输线一端与双面发夹线组合ⅰ内耦合线相连接、另一端与双面低阻抗传输线相连接；所述第二双面高阻抗传输线一端与双面发夹线组合ⅱ内耦合线相连接、另一端与双面低阻抗传输线相连接；
14.所述一段双面低阻抗传输线一端与第一双面高阻抗传输线相连接、另一端与第二双面高阻抗传输线相连接；
15.所述一组双面接地结构接于双面低阻抗传输线中心处；
16.所述一组双面终端短路平行耦合线一端与双面发夹线组合ⅰ相连接、另一端与双面发夹线组合ⅱ相连接。
17.进一步的，通过调整两组双面发夹式耦合线的耦合系数，控制调节滤波器的通带带宽。
18.进一步的，通过调整双面终端短路平行耦合线的耦合长度和耦合系数，控制调节滤波器下阻带和上阻带的传输零点位置和阻带抑制能力。
19.进一步的，通过调整两段双面终端开路短截线的长度和宽度，控制调节两个通带之间的两个陷波点的位置和陷波深度。
20.为了将平衡式滤波器作为单一器件进行小型化设计，并且在实现共模抑制的同时实现差模信号的高性能双频带滤波，本发明提供了一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器。该平衡式滤波器除了具有抑制共模噪声的功能外，对于所输入的差模信号实现了多传输零点的高性能双频带带通滤波特性，并且在平衡式滤波器的结构中引入实现了陷波特性以抑制高低通频带之间无用频段的干扰信号。此外，该平衡式滤波器还具有结构简单、电路尺寸小、高带外抑制等特点，解决了目前平衡式陷波滤波器所存在的电路尺寸大、滤波选择性差、陷波频段附近过渡带不够陡峭以及整体滤波器的带外抑制较差等诸多问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器的结构示意图；
23.图2是本发明基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器差模信号激励下的混合s参数幅度曲线图；
24.图3是本发明基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器共模信号激励下的混合s参数幅度曲线图。
具体实施方式
25.为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
26.如图1所示的一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器，具体包括：差分结构平行双线输入端口a、差分结构平行双线输出端口b、介质板5、两段环型双面差分信号传输线、两段直线型双面差分信号传输线、两组反相连接结构10、两组双面发夹式耦合线、两段双面终端开路短截线、两段双面高阻抗传输线、一段双面低阻抗传输线17、一组双面接地结构18和一组双面终端短路平行耦合线19；
27.所述差分结构平行双线输入端口a包括输入端口a+1和输入端口a-2；
28.所述差分结构平行双线输出端口b包括输出端口b+3和输出端口b-4；
29.所述两段环型双面差分信号传输线包括第一环型双面差分信号传输线6和第二环型双面差分信号传输线7；所述第一环型双面差分信号传输线6的一端与输入端口a+1相连接、另一端接于反相连接组合ⅰ101与双面发夹线组合ⅰ11连接处；所述第二环型双面差分信号传输线7的一端与输出端口b+3相连接、另一端接于反相连接组合ⅱ102与双面发夹线组合ⅱ12连接处；
30.所述两段直线型双面差分信号传输线包括第一直线型双面差分信号传输线8和第二直线型双面差分信号传输线9；所述第一直线型双面差分信号传输线8一端与输入端口a-2相连接、另一端与反相连接组合ⅰ101相连接；所述第二直线型双面差分信号传输线9一端与输出端口b-4相连接、另一端与反相连接组合ⅱ102相连接；
31.所述两组反相连接结构10包括反相连接组合ⅰ101和反相连接组合ⅱ102；所述反相连接组合ⅰ101一端与第一环型双面差分信号传输线6相连接、另一端与第一直线型双面差分信号传输线8相连接；所述反相连接组合ⅱ102一端与第二环型双面差分信号传输线7相连接、另一端与第二直线型双面差分信号传输线9相连接；
32.所述两组双面发夹式耦合线包括双面发夹线组合ⅰ11和双面发夹线组合ⅱ12；所述双面发夹线组合ⅰ11和双面发夹线组合ⅱ12具有相同的结构；所述双面发夹线组合ⅰ11包括双面发夹线组合ⅰ外耦合线111和双面发夹线组合ⅰ内耦合线112；所述双面发夹线组合ⅱ12包括双面发夹线组合ⅱ外耦合线121和双面发夹线组合ⅱ内耦合线122；其中所述双面发
夹线组合ⅰ外耦合线111接于第一环型双面差分信号传输线6与双面终端短路平行耦合线19连接处；所述双面发夹线组合ⅰ内耦合线112与第一双面高阻抗传输线15相连接；
33.所述两段双面终端开路短截线包括第一双面终端开路短截线13和第二双面终端开路短截线14；所述第一双面终端开路短截线13与双面发夹线组合ⅰ外耦合线111相连接；所述第二双面终端开路短截线14与双面发夹线组合ⅱ外耦合线121相连接；
34.所述两段双面高阻抗传输线包括第一输双面高阻抗传输线15和第二双面高阻抗传输线16；所述第一双面高阻抗传线15一端与双面发夹线组合ⅰ内耦合线112相连接、另一端与双面低阻抗传输线17相连接；所述第二双面高阻抗传输线16一端与双面发夹线组合ⅱ内耦合线122相连接、另一端与双面低阻抗传输线17相连接；
35.所述一段双面低阻抗传输线17一端与第一双面高阻抗传输线15相连接，另一端与第二双面高阻抗传输线16相连接；
36.所述一组双面接地结构18接于双面低阻抗传输线17中心处；
37.所述一组双面终端短路平行耦合线19一端与双面发夹线组合ⅰ11相连接、另一端与双面发夹线组合ⅱ12相连接。
38.通过调整两组双面发夹式耦合线的耦合系数，控制调节滤波器的通带带宽。
39.通过调整双面终端短路平行耦合线19的耦合长度和耦合系数，控制调节滤波器下阻带和上阻带的传输零点位置和阻带抑制能力。
40.通过调整两段双面终端开路短截线的长度和宽度，控制调节两个通带之间的两个陷波点的位置和陷波深度。
41.实施例：
42.为了对本发明所提供的基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器做进一步说明，下面以本发明技术方案为前提下进行实施的具体实例进行详细说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
43.具体实例：本实例列举了一种基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器。如图2所示，本发明所述的基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器在中心频率3ghz处差模信号激励下引入了两阶陷波特性，在2.84ghz到3.30ghz的陷波频段内，差模信号抑制水平均优于20db；在差模信号激励情况下，滤波器低频段带内最小差模传输损耗|s
ddba
|为-0.35db，在低频段中心频率2.10ghz处的反射系数|s
ddaa
|为-14.2db，滤波器低频段的3db相对带宽为44.7％，滤波器高频段带内最小差模传输损耗|s
ddba
|为-0.45db，在高频段中心频率4.05ghz处的反射系数|s
ddaa
|为-15.9db，滤波器高频段的3db相对带宽为34.9％；在下阻带0～1.52ghz和上阻带5.15～7.0ghz的频率范围内，差模信号带外抑制水平均优于20db，同时在滤波器差模通带附近|s
ddba
|有五个传输零点，分别位于1.44ghz、2.98ghz、3.28ghz、5.31ghz和6.46ghz频率处，提高了差模滤波性能。如图3所示，本发明所述的基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器在共模信号激励情况下，共模传输抑制|s
ccba
|在0～7ghz的整个频率范围内均小于-34db，具有优异的共模抑制能力。说明了本发明所述的基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器不仅很好地抑制了共模噪声并且对于差模信号实现了多传输零点、高带外抑制的双频宽带带通滤波特性，并且在高低通频带之间引入陷波特性以抑制无用频段的干扰信号。
44.综上所述，本发明所述的基于陷波的小型化多传输零点平衡式双频带带通滤波器可以有效地抑制共模噪声，同时实现了差模信号多传输零点、高带外抑制的高性能双频宽带带通滤波特性，并且在平衡式滤波器结构中引入了陷波特性，从而抑制了高低通频带之间的干扰信号，因此非常适合应用于各类平衡式微波系统来提高系统的整体性能。
45.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。