一种具有频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器

本发明涉及一种平衡式带通滤波器，具体涉及一种具有频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器。

背景技术：

1、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，但其尺寸巨大。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。

2、随着电磁环境逐渐复杂多变，单一频带的滤波器有时难以完成滤波任务，所以为了有效利用越来越多的频率信道，故增加滤波器通带数量成为了行之有效的解决方案。最为常见的即是双频带通滤波器，其目前在宽带宽、大频率比以及小型化等方面发展已趋于成熟。同时，小频率比的双频带通滤波器也被广泛应用在卫星导航、卫星通信和超高频射频识别系统中。为了进一步使不同频段的干扰得到很好地抑制，射频前端的滤波器必须具备良好的频率选择性，尤其是当两个工作频段很近时，它们之间空白频段的抑制效果直接决定了整个系统的抗干扰性能。然而，窄带宽、高选择性与小频率比难以兼得。因此，如何在保证滤波器小型化的基础上，将上述的性能同时兼顾，成为了研究的关键所在，不仅在工业界引起了广泛的关注，在学术界也有非常高的研究价值。

3、但是目前已有的具有高选择性小频率比的双频带通滤波器大多都是非平衡的单端口器件，因而无法应用于平衡式射频通信系统中以抑制环境噪声和电磁干扰。并且现有的小频率比双频带通滤波器或多或少仍存在着插入损耗较大、结构复杂、电路尺寸较大、频率选择性较差以及高低工作频率比不可控等诸多问题，因此研究具有共模抑制、差模窄带宽、高选择性、频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器有着非常重要的意义。有鉴于此，确有必要提出一种频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器。

技术实现思路

1、基于此，为解决现有技术存在的不足，本发明提出了一种具有频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器，具体技术方案包括：平衡式差分输入端口a、平衡式差分输出端口b、四段四分之一波长差分传输线、四段四分之一波长馈电耦合线、八段四分之一波长谐振微带线、四段四分之一波长反相连接线、两段四分之一波长级间耦合线和两个共模吸收电阻；

2、所述平衡式差分输入端口a包括输入端口a+和输入端口a-；

3、所述平衡式差分输出端口b包括输出端口b+和输出端口b-；

4、所述四段四分之一波长差分传输线包括第一差分传输线、第二差分传输线、第三差分传输线和第四差分传输线；其中所述第一差分传输线的一端与输入端口a+相连接、另一端与第二差分传输线相连接；所述第二差分传输线的一端与输入端口a-相连接、另一端与第一差分传输线相连接；所述第三差分传输线的一端与输出端口b+相连接、另一端与第四差分传输线相连接；所述第四差分传输线的一端与输出端口b-相连接、另一端与第三差分传输线相连接；

5、所述四段四分之一波长馈电耦合线包括第一馈电耦合线、第二馈电耦合线、第三馈电耦合线和第四馈电耦合线；其中所述第一馈电耦合线的a端口接于输入端口a+与第一差分传输线的连接处，第一馈电耦合线的b端口与第一谐振微带线相连接，第一馈电耦合线的c端口为开路端，第一馈电耦合线的d端口与第五谐振微带线相连接；所述第二馈电耦合线的a端口接于输入端口a-与第二差分传输线的连接处，第二馈电耦合线的b端口与第二谐振微带线相连接，第二馈电耦合线的c端口为开路端，第二馈电耦合线的d端口与第六谐振微带线相连接；所述第三馈电耦合线的a端口接于输出端口b+与第三差分传输线的连接处，第三馈电耦合线的b端口与第三谐振微带线相连接，第三馈电耦合线的c端口为开路端，第三馈电耦合线的d端口与第七谐振微带线相连接；所述第四馈电耦合线的a端口接于输出端口b-与第四差分传输线的连接处，第四馈电耦合线的b端口与第四谐振微带线相连接，第四馈电耦合线的c端口为开路端，第四馈电耦合线的d端口与第八谐振微带线相连接；

6、所述八段四分之一波长谐振微带线包括第一谐振微带线、第二谐振微带线、第三谐振微带线、第四谐振微带线、第五谐振微带线、第六谐振微带线、第七谐振微带线和第八谐振微带线；其中所述第一谐振微带线的一端与第一馈电耦合线的b端口相连接、另一端与第一级间耦合线的e端口相连接；所述第二谐振微带线的一端与第二馈电耦合线的b端口相连接、另一端与第二级间耦合线的e端口相连接；所述第三谐振微带线的一端与第三馈电耦合线的b端口相连接、另一端与第一级间耦合线的f端口相连接；所述第四谐振微带线的一端与第四馈电耦合线的b端口相连接、另一端与第二级间耦合线的f端口相连接；所述第五谐振微带线的一端与第一馈电耦合线的d端口相连接、另一端与第一级间耦合线的g端口相连接；所述第六谐振微带线的一端与第二馈电耦合线的d端口相连接、另一端与第二级间耦合线的g端口相连接；所述第七谐振微带线的一端与第三馈电耦合线的d端口相连接、另一端与第一级间耦合线的h端口相连接；所述第八谐振微带线的一端与第四馈电耦合线的d端口相连接、另一端与第二级间耦合线的h端口相连接；

7、所述四段四分之一波长反相连接线包括第一反相连接线、第二反相连接线、第三反相连接线和第四反相连接线；其中所述第一反相连接线的一端接于第一级间耦合线的e端口与第一谐振微带线的连接处、另一端与第二反相连接线相连接；所述第二反相连接线的一端接于第二级间耦合线的e端口与第二谐振微带线的连接处、另一端与第一反相连接线相连接；所述第三反相连接线的一端接于第一级间耦合线的f端口与第三谐振微带线的连接处、另一端与第四反相连接线相连接；所述第四反相连接线的一端接于第二级间耦合线的f端口与第四谐振微带线的连接处、另一端与第三反相连接线相连接；

8、所述两段四分之一波长级间耦合线包括第一级间耦合线和第二级间耦合线；其中所述第一级间耦合线的e端口接于第一谐振微带线与第一反相连接线的连接处，第一级间耦合线的f端口接于第三谐振微带线与第三反相连接线的连接处，第一级间耦合线的g端口与第五谐振微带线相连接，第一级间耦合线的h端口与第七谐振微带线相连接；所述第二级间耦合线的e端口接于第二谐振微带线与第二反相连接线的连接处，第二级间耦合线的f端口接于第四谐振微带线与第四反相连接线的连接处，第二级间耦合线的g端口与第六谐振微带线相连接，第二级间耦合线的h端口与第八谐振微带线相连接；

9、所述两个共模吸收电阻包括第一共模吸收电阻和第二共模吸收电阻；其中所述第一共模吸收电阻的一端接于第一差分传输线与第二差分传输线的连接处、另一端接地；所述第二共模吸收电阻的一端接于第三差分传输线与第四差分传输线的连接处、另一端接地。

10、进一步的，通过调整第一馈电耦合线、第二馈电耦合线、第三馈电耦合线和第四馈电耦合线从而调节滤波器差模信号激励下的匹配特性。

11、进一步的，通过调整第一谐振微带线、第二谐振微带线、第三谐振微带线、第四谐振微带线、第五谐振微带线、第六谐振微带线、第七谐振微带线和第八谐振微带线的特性阻抗从而控制双频带通滤波器的高低工作频率比，实现频率比小且可控的特性。

12、进一步的，通过调整第一级间耦合线和第二级间耦合线从而调节双频带通滤波器低频段和高频段的滤波带宽。

13、进一步的，通过调整第一共模吸收电阻和第二共模吸收电阻从而调节共模信号的抑制特性。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、为了提升平衡式双频带通滤波器两个工作频段很近时，低频段和高频段之间的滤波效果，本发明提供了一种频率比小且可控的平衡式双频带通滤波器。该平衡式双频带通滤波器可在单片pcb板上实现，结构简单，有利于加工集成。除此之外，该滤波器不仅能够有效抑制共模噪声，提升通信系统的电磁兼容特性，而且能够在差模信号激励情况下实现频率比小且可控的双频高选择性滤波特性以及良好的上阻带带外抑制特性，进而提升了平衡式双频带通滤波器的整体性能。