一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器

本发明涉及一种平衡式带通滤波器，具体涉及一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器。

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、常规的滤波器是反射式滤波器，是通过把不需要的频率成分的能量反射回信号源而达到滤波的目的，实现频率的选择性。在非线性系统中，反射回波信号与已有的信号混频将产生许多干扰信号，从而对系统的性能造成巨大的影响。为了解决常规滤波器带来的负面影响，一般会在常规滤波器前面级联衰减器，在其后再级联放大器，从而最大限度地消除常规滤波器反射波信号带来的影响。无反射滤波器能够解决常规滤波器所出现的问题，它可以将带外信号通过电阻有效地吸收掉，再以热量的形式散发掉，减少带外信号的反射波能量，从而提高了系统的整体性能。

3、衡量一个传输系统性能的优劣时，通常要同时对系统的频域特性和时域特性进行分析，其中频域特性所要分析的对象包括幅频特性和相频特性。一个良好的传输系统，不仅要有平坦的幅频特性，并且应具有线性的相频特性，也就是具有平坦的群时延特性。随着负群时延技术的研究及应用不断完善，通过负群时延电路在特定频带内产生的负群时延，利用外部均衡设计方式，可以补偿滤波器群时延波动曲线的凸起部位，而不增加系统的整体时延，并实现线性相位带通滤波特性。

4、但是目前已有的平衡式滤波器大多仍停留在拓宽滤波带宽、增强滤波选择性、提升滤波器带外抑制和共模抑制能力等方面的研究，对于平衡式无反射滤波器或平衡式线性相位滤波器的研究则少之又少，因此研究平衡式带通滤波器在实现共模抑制特性的同时实现无反射滤波以及线性相位的功能拓展有着非常重要的意义。有鉴于此，确有必要提出一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器。

技术实现思路

1、基于此，为解决现有技术存在的不足，特提出了一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器。

2、基于上述目的，本发明的技术方案是包括：平衡式差分输入端口a、平衡式差分输出端口b、四段四分之一波长阻抗变换线、四段四分之一波长微带传输线、四段四分之一波长谐振微带线、两段四分之一波长倒置变换线、四组无反射吸收枝节、两组低频负群时延枝节和两组高频负群时延枝节；

3、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-；

4、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-；

5、所述四段四分之一波长阻抗变换线包括第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线和第四阻抗变换线；其中所述第一阻抗变换线的一端与输入端口a+相连接、另一端与第一微带传输线相连接；所述第二阻抗变换线的一端与输入端口a-相连接、另一端与第二微带传输线相连接；所述第三阻抗变换线的一端与输出端口b+相连接、另一端与第三微带传输线相连接；所述第四阻抗变换线的一端与输出端口b-相连接、另一端与第四微带传输线相连接；

6、所述四段四分之一波长微带传输线包括第一微带传输线、第二微带传输线、第三微带传输线和第四微带传输线；其中所述第一微带传输线的一端与第一阻抗变换线相连接、另一端接于第一谐振微带线与第一倒置变换线的连接处；所述第二微带传输线的一端与第二阻抗变换线相连接、另一端接于第二谐振微带线与第二倒置变换线的连接处；所述第三微带传输线的一端与第三阻抗变换线相连接、另一端接于第三谐振微带线与第一倒置变换线的连接处；所述第四微带传输线的一端与第四阻抗变换线相连接、另一端接于第四谐振微带线与第二倒置变换线的连接处；

7、所述四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、第三谐振微带线和第四谐振微带线；其中所述第一谐振微带线的一端与第二谐振微带线相连接、另一端接于第一微带传输线与第一倒置变换线的连接处；所述第二谐振微带线的一端与第一谐振微带线相连接、另一端接于第二微带传输线与第二倒置变换线的连接处；所述第三谐振微带线的一端与第四谐振微带线相连接、另一端接于第三微带传输线与第一倒置变换线的连接处；所述第四谐振微带线的一端与第三谐振微带线相连接、另一端接于第四微带传输线与第二倒置变换线的连接处；

8、所述两段四分之一波长倒置变换线包括第一倒置变换线和第二倒置变换线；其中所述第一倒置变换线的一端接于第一微带传输线与第一谐振微带线的连接处、另一端接于第三微带传输线与第三谐振微带线的连接处；所述第二倒置变换线的一端接于第二微带传输线与第二谐振微带线的连接处、另一端接于第四微带传输线与第四谐振微带线的连接处；

9、所述四组无反射吸收枝节包括第一无反射吸收枝节、第二无反射吸收枝节、第三无反射吸收枝节和第四无反射吸收枝节；其中所述第一无反射吸收枝节接于第一阻抗变换线与第一微带传输线的连接处；所述第二无反射吸收枝节接于第二阻抗变换线与第二微带传输线的连接处；所述第三无反射吸收枝节接于第三阻抗变换线与第一微带传输线的连接处；所述第四无反射吸收枝节接于第四阻抗变换线与第四微带传输线的连接处；

10、所述第一无反射吸收枝节、第二无反射吸收枝节、第三无反射吸收枝节和第四无反射吸收枝节具有相同的结构；所述第一无反射吸收枝节包括无反射吸收传输线、无反射吸收开路枝节和无反射吸收电阻；其中所述无反射吸收传输线的一端接于第一阻抗变换线与第一微带传输线的连接处、另一端接于无反射吸收开路枝节与无反射吸收电阻的连接处；所述无反射吸收开路枝节的一端接于无反射吸收传输线与无反射吸收电阻的连接处、另一端开路；所述无反射吸收电阻的一端接于无反射吸收传输线与无反射吸收开路枝节的连接处、另一端接地；

11、所述两组低频负群时延枝节包括第一低频负群时延枝节和第二低频负群时延枝节；其中所述第一低频负群时延枝节接于第一阻抗变换线与第一微带传输线的连接处；所述第二低频负群时延枝节接于第二阻抗变换线与第二微带传输线的连接处；

12、所述第一低频负群时延枝节和第二低频负群时延枝节具有相同的结构；所述第一低频负群时延枝节包括低频负群时延传输线、低频负群时延短路枝节和低频负群时延吸收电阻；其中所述低频负群时延传输线的一端接于第一阻抗变换线与第一微带传输线的连接处、另一端接于低频负群时延短路枝节与低频负群时延吸收电阻的连接处；所述低频负群时延短路枝节的一端接于低频负群时延传输线与低频负群时延吸收电阻的连接处、另一端接地；所述低频负群时延吸收电阻的一端接于低频负群时延传输线与低频负群时延短路枝节的连接处、另一端接地；

13、所述两组高频负群时延枝节包括第一高频负群时延枝节和第二高频负群时延枝节；其中所述第一高频负群时延枝节接于第三阻抗变换线与第三微带传输线的连接处；所述第二高频负群时延枝节接于第四阻抗变换线与第四微带传输线的连接处；

14、所述第一高频负群时延枝节和第二高频负群时延枝节具有相同的结构；所述第一高频负群时延枝节包括高频负群时延传输线、高频负群时延短路枝节和高频负群时延吸收电阻；其中所述高频负群时延传输线的一端接于第三阻抗变换线与第三微带传输线的连接处、另一端接于高频负群时延短路枝节与高频负群时延吸收电阻的连接处；所述高频负群时延短路枝节的一端接于高频负群时延传输线与高频负群时延吸收电阻的连接处、另一端接地；所述高频负群时延吸收电阻的一端接于高频负群时延传输线与高频负群时延短路枝节的连接处、另一端接地。

15、进一步的，通过调整第一阻抗变换线、第二阻抗变换线、第三阻抗变换线和第四阻抗变换线从而调节带通滤波器在差模信号激励下的匹配特性。

16、进一步的，通过调整第一谐振微带线、第二谐振微带线、第三谐振微带线和第四谐振微带线从而调节带通滤波器在差模信号激励下的滤波特性。

17、进一步的，通过调整第一无反射吸收枝节、第二无反射吸收枝节、第三无反射吸收枝节和第四无反射吸收枝节从而调节带通滤波器的无反射吸收特性。

18、进一步的，通过调整第一低频负群时延枝节和第二低频负群时延枝节从而降低带通滤波器通带内低频段处的群时延波动值。

19、进一步的，通过调整第一高频负群时延枝节和第二高频负群时延枝节从而降低带通滤波器通带内高频段处的群时延波动值。

20、与现有技术相比，本技术公开的一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器具有如下有益效果：为了将平衡式滤波器作为单一器件进行设计，并且弥补目前对于平衡式滤波器无反射特性以及线性相位特性等功能拓展方面研究的不足，本发明提供了一种具有差模无反射特性的平衡式线性相位带通滤波器。该平衡式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，并且可以将带外信号通过电阻有效地吸收掉，减少带外信号的反射波能量，实现差模无反射特性，同时通过加载负群时延枝节，以减小滤波器群时延波动，实现线性相位带通滤波特性，进而提升了平衡式带通滤波器的整体性能。