基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器，包括兩個互相耦合的微帶交叉形諧振器，兩個互相耦合的微帶交叉形諧振器關(guān)于濾波器的縱向中性軸左右對稱，每個微帶交叉形諧振器由三條微帶傳輸線組合而成。本發(fā)明采用簡單易實現(xiàn)的微帶傳輸線結(jié)構(gòu)，重量輕、體積小、加工速度快、成本低，通過焊接不同容值的集總電容可以很方便的對本發(fā)明差模濾波中心頻率、差模濾波響應(yīng)帶寬、差模濾波選擇特性和共模抑制范圍、共模抑制能力進(jìn)行重構(gòu)，以滿足不同系統(tǒng)、不同環(huán)境對通信設(shè)備的要求。本發(fā)明在調(diào)頻通信設(shè)備、復(fù)雜環(huán)境下的通信設(shè)備以及對共模噪聲抑制要求較高的民用或軍用通信設(shè)備設(shè)計中具有廣闊的研究和開發(fā)前景。
【專利說明】基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微波毫米波領(lǐng)域中可重構(gòu)微波無源濾波器領(lǐng)域，特別是一種基于耦合 型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器。

【背景技術(shù)】
[0002] 嚴(yán)重的噪聲干擾是影響電子設(shè)備且使之難以發(fā)揮最佳性能的因素之一，甚至可能 使得整個設(shè)備無法正常工作。為了解決這一類問題，很多專家和學(xué)者均付出了巨大的努力， 并最終將解決這一問題的視點聚焦在了濾波器的身上。濾波器，是通信設(shè)備中至關(guān)重要和 必不可少的器件之一。傳統(tǒng)的帶通濾波器一般是單端式的，即只有一個信號輸入端口和一 個信號輸出端口，只能對不同頻率的信號進(jìn)行選擇濾波，難以抑制共模噪聲。而新型的差分 帶通濾波器則彌補了單端器件在這方面的不足，它具有四個端口，其中兩個輸入端口和兩 個輸出端口。這樣的設(shè)計使得差分濾波器可以對差模信號進(jìn)行正常頻率選擇的同時，又可 以較好地對共模噪聲進(jìn)行抑制。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們對于可重構(gòu)器件和差分器件的 研究熱情越來越高，同時也開始有部分研究者將研究方向轉(zhuǎn)移到了可重構(gòu)差分器件之上， 以在提高系統(tǒng)信噪比的同時更有效地利用越來越緊張的通信頻譜資源?；谝陨戏治觯?發(fā)明提出了一種具有優(yōu)秀差模濾波特性和共模抑制能力，并且具有差模和共模響應(yīng)均可重 構(gòu)特性的基于耦合型交叉形諧振器的新型可重構(gòu)差分帶通濾波器，并尚未發(fā)現(xiàn)其相關(guān)研究 和報導(dǎo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于耦 合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差 分帶通濾波器，其特征在于，包括兩個互相耦合的微帶交叉形諧振器，每個諧振器由三條微 帶傳輸線組合而成，左邊部分的微帶線分別為第二微帶線（2)、第三微帶線（3)、第四微帶 線（4)。第二微帶線（2)位于諧振器的左上方，且與第四微帶線（4)關(guān)于對稱線SS'上下對 稱，第三微帶線（3)位于交叉形諧振器的中央位置，同時連接第二微帶線（2)和第四微帶線 ⑷。第一輸出端口（P1)通過饋線微帶線⑴和集總電容（C 2)與第二微帶線⑵相連，第 二輸出端口（P1'）通過饋線微帶線（5)和集總電容（C4)與第四微帶線（4)相連，第二微帶 線⑵通過集總電容（CJ與金屬化接地孔（H1)相連，第三微帶線（3)通過集總電容（C 3) 與金屬化接地孔（H2)相連，第四微帶線（4)通過集總電容（C5)與金屬化接地孔（H3)相連。 左右兩邊的微帶交叉形諧振器與集總電容均關(guān)于對稱線TT'左右對稱且互相耦合。右邊交 叉形諧振器的三條組成微帶線分別為第七微帶線（7)、第八微帶線（8)和第九微帶線（9)。 右邊的集總電容分別為（C 7)、（C8)、（C9)、（Cltl)和（Cn)。右邊的金屬化接地孔分別為（金屬 孔4)、（金屬孔5)和（金屬孔6)。第三輸出端口（P2)通過饋線微帶線（10)和集總電容 (C 1(l)與第九微帶線（9)相連，第四輸出端口（P2'）通過饋線微帶線（6)和集總電容（C8)與 第七微帶線（7)相連。集總電容（C6)連接第四微帶線（4)和第七微帶線（7)，且位于微帶 諧振器的最下方，集總電容（C12)連接第二微帶線（2)和第九微帶線（9)，且位于微帶諧振 器的最上方。
[0005] 兩個交叉形諧振器互相耦合，且關(guān)于濾波器水平中性軸和垂直中性軸分別對稱。
[0006] 第一微帶線線（1)、第五微帶線（5)、第六微帶線（6)以及第十微帶線（10)長度相 等、寬度相同；第二微帶線線（2)、第四微帶線（4)、第七微帶線（7)以及第九微帶線（9)長 度相等、寬度相同；第三微帶線（3)與第八微帶線（8)關(guān)于對稱線濾波器縱向中性軸對稱且 長度相等、寬度相同；第一集總電容（C)、第五集總電容（C 5)、第七集總電容（C7)、第^^一集 總電容（Cn)大小相等；第二集總電容（C 2)、第四集總電容（C4)、第八集總電容（C8)、第十集 總電容（C 1(l)大小相等；第五集總電容（C3)與第九集總電容（C9)相對于濾波器的縱向中心 軸對稱且大小相等；第六集總電容（C 6)與第十二集總電容（C12)相對于濾波器的橫向中心 軸對稱且大小相等。
[0007] 本發(fā)明濾波器在差模激勵下的濾波響應(yīng)具有絕對帶寬保持不變條件下的中心頻 率可重構(gòu)特性。
[0008] 本發(fā)明濾波器在差模激勵下的濾波響應(yīng)具有相對帶寬保持不變條件下的中心頻 率可重構(gòu)特性。
[0009] 本發(fā)明濾波器在差模激勵下的濾波響應(yīng)具有中心頻率保持不變條件下的帶寬可 重構(gòu)特性。
[0010] 本發(fā)明濾波器在共模激勵下的頻率響應(yīng)具有保持差模激勵濾波響應(yīng)不變條件下 共模噪聲的抑制范圍和抑制能力的可重構(gòu)特性。
[0011] 本發(fā)明濾波器的各組成微帶線的物理長度、寬度以及耦合縫隙均可調(diào)節(jié)，該濾波 器的各組成集總電容的容值大小均可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)值由介質(zhì)板的介電常數(shù)、厚度以及差模激 勵的中心頻率、帶覽和共|旲激勵的響應(yīng)沮圍決定。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：1)本發(fā)明具有在差模響應(yīng)絕對帶寬固定 不變的條件下，對差模響應(yīng)的中心頻率進(jìn)行重構(gòu)的顯著優(yōu)點，且可重構(gòu)范圍很寬；2)本發(fā) 明具有在差模響應(yīng)相對帶寬固定不變的條件下，對差模響應(yīng)的中心頻率進(jìn)行重構(gòu)的顯著優(yōu) 點，且可重構(gòu)范圍很寬；3)本發(fā)明具有在差模響應(yīng)的中心頻率保持基本不變的條件下，對 差模響應(yīng)的帶寬進(jìn)行重構(gòu)的優(yōu)點，且?guī)捒芍貥?gòu)范圍較大；4)本發(fā)明具有在差模濾波響應(yīng) 保持不變的條件下，對共模抑制響應(yīng)的抑制范圍和抑制能力進(jìn)行重構(gòu)的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和 /或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。
[0014] 圖1是本發(fā)明基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明基本諧振部分的等效電路圖。
[0016] 圖3a為偶偶|旲等效電路，圖3b為偶奇|旲等效電路，圖3c為奇偶|旲等效電路，圖3d 為奇奇模等效電路。
[0017] 圖4是本發(fā)明集總電容CE對差模濾波響應(yīng)回波損耗性能的影響曲線。
[0018] 圖5a?圖5d是本發(fā)明差模激勵下濾波響應(yīng)在絕對帶寬保持不變前提下，中心頻 率fc)的重構(gòu)情況示意圖。
[0019] 圖6a?圖6d是本發(fā)明差模激勵下濾波響應(yīng)在相對帶寬保持不變前提下，中心頻 率&的重構(gòu)情況示意圖。
[0020] 圖7a?圖7d是本發(fā)明差模激勵下濾波響應(yīng)在中心頻率&基本不變的前提下，帶 寬的重構(gòu)情況示意圖。
[0021] 圖8a?圖8b是本發(fā)明在差模濾波響應(yīng)保持不變的前提下，共模抑制范圍和抑制 能力的重構(gòu)情況示意圖。

【具體實施方式】
[0022] 結(jié)合圖1，本發(fā)明是一種基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器，其特 征在于，包括兩個互相耦合的微帶交叉形諧振器，每個諧振器由三條微帶傳輸線組合而成， 左邊部分的微帶線分別為第二微帶線2、第三微帶線3、第四微帶線4。第二微帶線2位于 諧振器的左上方，且與第四微帶線4關(guān)于對稱線SS'上下對稱，第三微帶線3位于交叉形諧 振器的中央位置，同時連接第二微帶線2和第四微帶線4。第一輸出端口 P1通過饋線微帶 線1和集總電容C2與第二微帶線2相連，第二輸出端口 P1'通過饋線微帶線5和集總電容 C4與第四微帶線4相連，第二微帶線2通過集總電容Q與金屬化接地孔H1相連，第三微帶 線3通過集總電容C 3與金屬化接地孔H2相連，第四微帶線4通過集總電容C5與金屬化接 地孔H3相連。左右兩邊的微帶交叉形諧振器與集總電容均關(guān)于對稱線TT'左右對稱且互 相耦合。右邊交叉形諧振器的三條組成微帶線分別為第七微帶線7、第八微帶線8和第九微 帶線9。右邊的集總電容分別為C 7、C8、C9、C1(I和Cn。右邊的金屬化接地孔分別為H4、H5和 H6。第三輸出端口 P2通過饋線微帶線10和集總電容C1(l與第九微帶線9相連，第四輸出端 口 P2'通過饋線微帶線6和集總電容C8與第七微帶線7相連。集總電容C6連接第四微帶 線4和第七微帶線7,且位于微帶諧振器的最下方，集總電容C 12連接第二微帶線2和第九 微帶線9,且位于微帶諧振器的最上方。
[0023] 所述微帶線長度、寬度以及耦合縫隙均可調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)值是根據(jù)設(shè)計要求、介質(zhì)板 參數(shù)確定的；所述集總電容的容值均可調(diào)節(jié)，其容值是由差模響應(yīng)中心頻率、帶寬、共模響 應(yīng)抑制范圍等參數(shù)確定的。
[0024] 本發(fā)明基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分濾波器，其工作原理簡述如下：
[0025] 圖1給出了本發(fā)明基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，可以看出，本發(fā)明的差分濾波器由分布的微帶線和集總的電容共同組合而成；圖2之中 則是本發(fā)明基本諧振響應(yīng)部分的等效電路，基本諧振響應(yīng)主要是由耦合型交叉形諧振器完 成的，并通過等效電容C進(jìn)行饋電，以充分激勵該諧振響應(yīng)；圖3a?圖3d中給出了利用奇 偶模分析方法得到的四個四分之一等效電路，圖3a為偶偶模等效電路，圖3b為偶奇模等效 電路，圖3c為奇偶模等效電路，圖3d為奇奇模等效電路，其中Z^U。。分別是交叉形諧振 器微帶線和耦合線部分的傳輸阻抗和奇偶模阻抗，0i、0分別是中央加載的開路枝節(jié)、中 央耦合線部分的電長度，r是端口的反射系數(shù)。
[0026] 本發(fā)明基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器的差模和共模散射參 數(shù)Sddll，S dd21，Srall和&。21可以通過下式計算得到：

【權(quán)利要求】
1. 基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器，其特征在于，包括兩個互相耦 合的微帶交叉形諧振器，兩個互相耦合的微帶交叉形諧振器關(guān)于濾波器的縱向中性軸左右 對稱，每個微帶交叉形諧振器由三條微帶傳輸線組合而成； 左邊部分的微帶交叉形諧振器包括第二微帶線（2)、第三微帶線（3)、第四微帶線（4); 第三微帶線（3)位于濾波器的橫向中心軸上，一端同時連接第二微帶線（2)和第四微帶線 (4)，第二微帶線（2)位于第三微帶線（3)的上方，且與第四微帶線（4)關(guān)于濾波器的橫向 中心軸上下對稱；第一輸出端口（P1)通過第一饋線微帶線（1)和第二集總電容（C2)與第 二微帶線⑵相連，第二輸出端口（P1'）通過第二饋線微帶線（5)和第四集總電容（C4)與 第四微帶線（4)相連，第二微帶線（2)通過第一集總電容（Q)與第一金屬化接地孔（H1) 相連，第三微帶線（3)通過第三集總電容（C3)與第二金屬化接地孔（H2)相連，第四微帶線 (4)通過第五集總電容（C5)第三與金屬化接地孔（H3)相連； 右邊部分的微帶交叉形諧振器包括：第七微帶線（7)、第八微帶線（8)和第九微帶線 (9)，第七集總電容（C7)、第八集總電容（C8)、第九集總電容（C9)、第十集總電容（C1Q)和第 十一集總電容（Cn)，第四金屬化接地孔（H4)、第五金屬化接地孔（H5)和第六金屬化接地孔 (H6);第三輸出端口（P2)通過第三饋線微帶線（10)和第十集總電容（C1(l)與第九微帶線 (9)相連，第四輸出端口（P2'）通過第四饋線微帶線（6)和第八集總電容（C8)與第七微帶 線（7)相連；第六集總電容（C6)連接第四微帶線（4)和第七微帶線（7)，且位于諧振器的 最下方，第十二集總電容（C12)連接第二微帶線（2)和第九微帶線（9)，且位于諧振器的最 上方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器，其特征 在于，兩個交叉形諧振器互相耦合，且關(guān)于濾波器水平中性軸和垂直中性軸分別對稱。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耦合型交叉形諧振器的可重構(gòu)差分帶通濾波器，其特征 在于，第一微帶線線（1)、第五微帶線（5)、第六微帶線（6)以及第十微帶線（10)長度相等、 寬度相同；第二微帶線線（2)、第四微帶線（4)、第七微帶線（7)以及第九微帶線（9)長度相 等、寬度相同；第三微帶線（3)與第八微帶線（8)關(guān)于對稱線濾波器縱向中性軸對稱且長度 相等、寬度相同；第一集總電容沁）、第五集總電容（C5)、第七集總電容（C7)、第^^一集總電 容（Cn)大小相等；第二集總電容（C2)、第四集總電容（C4)、第八集總電容（C8)、第十集總電 容（C1(l)大小相等；第五集總電容（C3)與第九集總電容（C9)相對于濾波器的縱向中心軸對 稱且大小相等；第六集總電容（C6)與第十二集總電容（C12)相對于濾波器的橫向中心軸對 稱且大小相等。
【文檔編號】H01P7/08GK104377408SQ201410621564
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】王輝, 芮平亮, 傅軍, 蔣飛, 楊怡, 楊柳靜 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所