一種微帶寬帶三通帶濾波器，設置于介質基板上，其電路網絡包括：輸入端傳輸線和輸出端傳輸線；多個終端短路的三節階梯阻抗短截線；相鄰兩個階梯阻抗短截線之間的連接傳輸線。其中所述終端短路的三節階梯阻抗短截線為三模諧振器，由三節不同特性阻抗不同長度的傳輸線相連而成，終端通過多個金屬過孔實現接地。該三通帶濾波器的通帶較寬，三個通帶的中心頻率和帶寬可設置，且相鄰兩個通帶之間存在多個零點，隔離度高。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微波通訊設備
，特別涉及微波三通帶濾波器的設計。
技術介紹
在近20年內，隨著人們對移動通信的需求日益增長，現代無線通信技術經歷了非 常迅猛的發展階段，而通信系統的標準也經歷了一個不斷創新和發展的過程。當前，移動通 信已經形成了多運營商多通信標準同時并存，互相競爭發展的格局。在2009年初工信部發 放出三張3G牌照后，目前國內并存的移動通信系統就已經包括了 GSM、DCS、PHS、CDMA2000、 TD-SCDMA和WCDMA等多種標準。再加上無線局域網系統WLAN的兩個標準，在用的通信系統 標準紛繁復雜，頻率資源的使用也各不相同。多標準并存的移動通信格局對現代射頻系統和器件的發展提出了挑戰。首先，越 來越多的通信設備，比如基站或終端設備，需要同時支持兩個甚至兩個以上通信系統的工 作，這就要求其射頻前端能夠同時處理多個頻段的信號傳輸與信號分離。多種多模射頻組 件曾經被提出過，包括2. 4/5. 2GHz WLAN雙模收發組件、WCDMA/GSM雙模射頻前端、GSM/DCS 射頻接收機和三頻GPRS收發組件等等。雙通帶和三通帶濾波器是構建這些多模射頻系統 的關鍵器件，其性能決定了系統構架的性能。作為多系統通信信號的優化覆蓋的室內外無線覆蓋系統和網絡優化系統，比如直 放站和塔頂放大器、干線放大器、多頻合路平臺(POI)等，需要將多個通信系統的射頻信號 進行復雜的合路，然后一起進行傳輸和處理。在這些過程中，為了能夠實現多個通帶信號的 同時傳輸，并且抑制通帶間的雜散信號，必須使用多通帶濾波器，且有時候需要使用帶寬較 寬的多通帶濾波器。另外，在一些復雜的微波混頻電路和頻率合成器中，也常常會有這樣的要求，必須 同時允許多個有用頻率信號的傳輸，而抑制掉其他的諧波或雜波。在這樣的系統中，假如能 夠使用多通帶濾波器，則可以優化系統設計方案，減少濾波次數，縮減體積，節省成本，且大 幅提高性能。多通帶濾波器為提出新型微波射頻電路系統提供了新的技術基礎。有鑒于上 面所述，多通帶濾波器的研究(主要包括雙通帶和三通帶濾波器)具有重要的應用意義。針對三通帶濾波器的設計，文獻報道的方案主要有以下幾種其一，首先獲取三通 帶濾波器的傳輸函數，然后利用耦合矩陣提取法獲得三通帶濾波器的耦合矩陣，延用耦合 諧振器濾波器的實現結構(如同軸腔體濾波器形式)實現三通帶濾波器。這種方法產生的 通帶間距往往很小。第二種方法是使用三模諧振器，通過一定的耦合結構實現三通帶響應。 最常用的三模諧振器是階梯阻抗三模諧振器。由于常常采用平行耦合的結構，可實現的帶 寬較窄。且由于耦合結構不能等效為具有寬帶特性的理想J變換器，所以無法隨意調整各 通帶帶寬之間的比例。第三種方法是使用三套不同頻率的諧振器，使用三套耦合網絡，分別 實現三個通帶。這種方法的設計復雜度太高，設計難度也較大。
技術實現思路
專利技術目的本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種寬帶三通帶濾波器 的實現方案，使其能夠解決現有三通帶濾波器方案中存在的通帶間距較小、通帶帶寬較窄、 通帶帶寬比例無法調節等等缺陷。本專利技術所提供的三通帶濾波器設計方法易于實現較寬的 通帶，且各通帶帶寬的比例可以在一定范圍內設置，通帶間的隔離度較高。技術方案一種微帶寬帶三通帶濾波器，設置于微帶介質基板上，其電路網絡包括輸入端傳 輸線和輸出端傳輸線；多個終端短路的三節階梯阻抗短截線；相鄰兩個階梯阻抗短截線之 間的連接傳輸線。其中所述終端短路的三節階梯阻抗短截線由三節不同特性阻抗不同長度的傳輸 線相連而成，終端通過多個金屬過孔實現接地。三節階梯阻抗短截線為三模諧振器。當頻率 由低到高變化，其輸入阻抗會依次出現最低的三個極點，分別對應于三個諧振模式fri、fr2> fr3 ；在三個諧振頻率之間，輸入阻抗會出現兩個零點fzl、fz2，分別對應于三個通帶之間的兩 個傳輸零點。各諧振頻率與零點頻率之間高低順序為frl < fzl < fr2 < fz2 < fr3這些諧振頻率和零點頻率與階梯阻抗短路短截線的各段微帶傳輸線的長度及特 性阻抗相關，可以通過設置各段傳輸線的長度和特性阻抗來設置各諧振模式的諧振頻率與 點納斜率，從而設置各通帶的中心頻率和帶寬。使用三節階梯阻抗短路短截線代替傳統四分之一波長短截線濾波器中的短路短 截線，可以獲得三通帶濾波器。在每個通帶的中心頻率處，三節階梯阻抗短路短截線都可以 等效為一定特性阻抗的四分之一波長終端短路短截線。使用一定長度一定特性阻抗的連接傳輸線段作為耦合元件連接任意相鄰的兩個 三節階梯阻抗短路短截線，其長度一般為三通帶中間頻率處波長的四分之一左右。由于連 接傳輸線在三個通帶中心頻率的電長度不都為90度，因此當其作為耦合元件，必然會引起 通帶頻率的牽引，實際設計中需要通過調節各三節階梯阻抗短截線中的各段傳輸線的長度 和特性阻抗來補償頻率的偏移。這種三通帶濾波器由于使用連接傳輸線實現級間強耦合，因而各通帶的帶寬都較覓。對于一個N階的三通帶濾波器，相鄰兩個通帶之間有N個傳輸零點，而且這些零點 與通帶邊緣的間距很小，因此從通帶到阻帶的抑制陡峭度較高，通帶之間的隔離度高，本專利技術與現有技術相比的有益效果是1，各通帶的帶寬較寬；2，通帶間的隔離度 較高；3，可以通過調節各階梯阻抗短截線中傳輸線的長度和特性阻抗實現各通帶頻率和帶 寬的調節；4，引入彎曲折疊式的傳輸線，可以實現電路的小型化；5，加工難度低，易于實現 大批量生產。附圖說明圖1是本專利技術的三通帶濾波器正面電路示意圖。圖2是本專利技術的三通帶濾波器電路仿真和電磁場仿真頻率響應曲線圖。具體實施例方式圖1為一個三階的微帶三通帶濾波器的正面電路圖。該濾波器實施于介質基板 100上，其中包含輸入端傳輸線101和輸出端傳輸線104 (皆為特性阻抗50歐姆的微帶線)； 三個三節接替阻抗短路短截線，其中左邊的短截線包含微帶傳輸線111、121和131，中間的 短截線包含微帶傳輸線112、122，132，而右邊的短截線包含微帶傳輸線113、123和133 ；階 梯阻抗短截線的終端通過多個金屬過孔140實現接地；三個三節階梯阻抗短截線依次由彎 曲的微帶傳輸線102和103連接。 實施例中介質基板100為Rogers4003C，厚度0. 4mm,介電常數為3. 38，正面為濾波 器電路，而反面為敷銅接地面。整個電路的面積為53. 6*60mm2。輸入端傳輸線線101的寬度 為0. 92mm,長度為IOmm ；輸出端傳輸線102的寬度為0. 92mm,長度為15mm。連接傳輸線102 和103的寬度都為0. 64mm，彎曲線的總長度都為23mm。左邊和右邊兩個三節階梯阻抗短截 線完全相同，其中傳輸線111和113的寬度為0. 78mm，長度都為32. 2mm ；傳輸線121和123 的寬度都為0. 71mm，彎曲線的總長度都為31. 5mm ；傳輸線131和133的寬度都為6mm，長度 都未20. 4mm。虛線151所示為傳輸線111和121的連接位置；虛線152所示為傳輸線113 和123的連接位置。中間的三節階梯阻抗短截線中，傳輸線112的寬度為0. 65mm，長度為 22. 3mm ；傳輸線122的寬度為1mm，彎曲本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種應用于微波射頻電路或系統的三通帶帶通濾波器，其特征在于，所述濾波器包括：輸入端傳輸線和輸出端傳輸線；多個終端短路的三節階梯阻抗短截線傳輸線；相鄰兩個階梯阻抗短截線之間的連接傳輸線。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉云，于立，
申請(專利權)人：南京賽格微電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：84
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