本發(fā)明屬于微波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種帶寬較寬，選擇性好的高選擇性巴倫濾波器。

背景技術(shù)：

巴倫濾波器是一個獨立的微波無源器件。它實現(xiàn)了信號的等幅反相和頻率選擇功能，同時兼具了巴倫和濾波器兩種性質(zhì)。因此，高性能的巴倫濾波器能夠有效減小系統(tǒng)的尺寸，從而進(jìn)一步實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的低成本、高性能、小型化設(shè)計。近年來，隨著模塊結(jié)構(gòu)單元(modularbuildingblock,mbb)和單片微波集成電路(monolithicmicrowaveintegratedcircuit,mmic)的發(fā)展，低成本、高集成度、小型化的高性能巴倫濾波器成為廣大學(xué)者的研究熱點。

2007年，e.y.jung和h.y.hwang,在ieeemicrow.wirelesscompon.lett期刊(vol.17,no.9,pp.652–654,2007)上發(fā)表“abalun-bpfusingadualmoderingresonator”，提出利用環(huán)形諧振器本身固有的場分布特性設(shè)計巴倫濾波器。此種濾波器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但帶寬窄，其應(yīng)用往往僅局限于環(huán)形諧振器。

2016年，jin-xuxu和xiuyinzhang在ieeemicrowwirelesscompon.lett期刊(vol.26,no.7,pp.493-495,jul,2016)上發(fā)表“compactltccbalunwithbandpassresponsebasedonmarchandbalun”，提出利用ltcc技術(shù)來設(shè)計新型巴倫濾波器。雖然這種巴倫濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計非常復(fù)雜，制作成本高。

總之，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：巴倫濾波器帶寬較窄、選擇性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種巴倫濾波器，該濾波器帶寬較寬，選擇性好。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

本發(fā)明一種高選擇性巴倫濾波器，包括貼覆于矩形介質(zhì)基板8下表面的金屬接地板7和貼覆于介質(zhì)基板8上表面的l型輸入端口饋線1、第一l型輸出端口饋線21、第二l型輸出端口饋線22、e型諧振器3、槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4、終端開路微帶均勻加載諧振器5；金屬接地板7上開有一條關(guān)于介質(zhì)基板8長邊中線對稱的直線型槽線6。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：

1、帶寬寬：利用e型諧振器的雙模和槽線諧振器的寄生模式，提高了濾波器的帶寬，適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)；

2、選擇性好：通過引入源負(fù)載耦合產(chǎn)生零點改善下阻帶矩形系數(shù)，利用終端開路均勻傳輸線諧振器在上阻帶產(chǎn)生零點抑制二次諧波，從而提高選擇性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的巴倫濾波器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是實施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。

圖4是實施例的s11、s21和s31參數(shù)仿真圖。

圖5是實施例的兩個輸出端口幅度差的仿真圖。

圖6是實施例的兩個輸出端口相位差的仿真圖。

圖中包括介質(zhì)基板8，金屬接地板7；

l型輸入端口饋線1，直線形狀的輸入端50歐姆微帶線導(dǎo)帶11，l形狀輸入端耦合饋線12；

e型諧振器3，e型諧振器的四分之一波長低阻抗枝節(jié)31，e型諧振器的二分之一波長高阻抗枝節(jié)32；

槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4，四分之一波長高阻抗線諧振器41，四分之一波長低阻抗線諧振器42；

第一l型輸出端口饋線21，第一直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶211，第一直線型槽線-微帶饋線212；第二l型輸出端口饋線22，第二直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶221，第二直線型槽線-微帶饋線222；

終端開路微帶均勻加載諧振器5，直線形狀的二分之一波長微帶諧振器51；

直線型槽線6。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明一種高選擇性巴倫濾波器，包括貼覆于矩形介質(zhì)基板8下表面的金屬接地板7和貼覆于介質(zhì)基板8上表面的l型輸入端口饋線1、第一l型輸出端口饋線21、第二l型輸出端口饋線22、e型諧振器3、槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4、終端開路微帶均勻加載諧振器5；金屬接地板7上開有一條關(guān)于介質(zhì)基板8長邊中線對稱的直線型槽線6。

所述l型輸入端口饋線1的輸入端置于介質(zhì)基板8一短邊上，其輸入端在金屬接地板7上的投影與直線型槽線6位于同一直線上；

第一l型輸出端口饋線21與第二l型輸出端口饋線22的輸出端位于介質(zhì)基板8的另一短邊上，輸出臂均與介質(zhì)基板8的短邊垂直，彼此的輸入端相連，彼此在金屬接地板7上的投影關(guān)于直線型槽線6對稱；

所述槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4與終端開路微帶均勻加載諧振器5均平行于介質(zhì)基板8的短邊，所述e型諧振器3位于l型輸入端口饋線1的輸出臂與槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4之間，所述終端開路微帶均勻加載諧振器5位于槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4與第一l型輸出端口饋線21與第二l型輸出端口饋線22的輸入臂之間。

如圖2所示，所述的l型輸入端口饋線1的輸出臂為一l狀輸入端耦合饋線12，其前端與作為輸入臂的直線狀50歐姆微帶線導(dǎo)帶11相連；

所述槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4包括直線形狀的四分之一波長高阻抗線諧振器41和直線形狀的四分之一波長低阻抗線諧振器42，四分之一波長低阻抗線諧振器42的輸出臂的末端與四分之一波長高阻抗線諧振器41的一端連接；

所述e型諧振器3包含二分之一波長諧振器31和加載于二分之一波長諧振器31中心的對稱面枝節(jié)加載單元312，二分之一波長諧振器31的輸入臂與l形狀輸入端耦合饋線12平行耦合，二分之一波長諧振器31的輸出臂與槽線-微帶過渡結(jié)構(gòu)4的四分之一波長高阻抗線41平行耦合。

所述第一l型輸出端口饋線21包含第一直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶211和與之垂直的第一直線型槽線-微帶饋線212；第一直線型槽線-微帶饋線212的輸出端與第一直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶211的輸入端相連，第一直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶211的輸出端位于介質(zhì)基板8的短邊上；

所述第二l型輸出端口饋線22包含第二直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶221和與之垂直的第二直線型槽線-微帶饋線222；第二直線型槽線-微帶饋線222的輸出端與第二直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶221的輸入端相連，第二直線型輸出端50歐姆微帶線導(dǎo)帶221的輸出端位于介質(zhì)基板8的短邊上；

第一直線型槽線-微帶饋線212的輸入端與第二直線型槽線-微帶饋線222的輸入端在直線型槽線6正上方互連。

如圖3所示，優(yōu)選地，所述的第一l型輸出端口饋線21與第二l型輸出端口饋線22形狀尺寸相同。

所述的終端開路微帶均勻加載諧振器5為直線狀二分之一波長微帶諧振器51。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)基板8的相對介電常數(shù)為3.55，厚度為0.508mm。

本發(fā)明的工作過程為：

如圖2所示，所述的l型輸入端口饋線1饋入的非平衡信號經(jīng)輸入端耦合饋線12

與二分之一波長諧振器31耦合激勵起e型諧振器3的兩個模式，實現(xiàn)寬帶帶通特性。

所述的二分之一波長諧振器31通過與直線形狀的四分之一波長高阻抗線諧振器41之間強耦合，激勵起槽線諧振器固有的反相場分布。通過第一直線型槽線-微帶饋線212和第二直線型槽線-微帶饋線222分別耦合饋出槽線諧振器兩邊相反的信號，在兩個端口之間實現(xiàn)180度相位差。同時，由于第一l型輸出端口饋線21與l型輸出端口饋線22是關(guān)于槽線諧振器對稱布置的，從兩個輸出端口饋出的信號幅度相同。從而實現(xiàn)了將輸入的一路非平衡信號轉(zhuǎn)化為兩路平衡信號輸出，同時兼?zhèn)錇V波功能。

優(yōu)選地，所述介質(zhì)基板8的相對介電常數(shù)為3.55，厚度為0.508mm。

本發(fā)明基于多模諧振器、槽線—微帶過渡結(jié)構(gòu)所設(shè)計的高選擇性巴倫濾波器，在制造上通過印制電路板制造工藝對電路基板正面及背面的金屬面進(jìn)行加工腐蝕從而形成所需的金屬圖案。

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實施例1

一種新型的高選擇性巴倫濾波器的立體結(jié)構(gòu)如圖1所示，俯視圖如圖2所示，有關(guān)尺寸規(guī)格如圖3所示。所采用的介質(zhì)基板8相對介電常數(shù)為3.55，厚度為0.508mm，損耗角正切為0.0035。結(jié)合圖三，巴倫濾波器的各種尺寸如下：w1＝0.7mm，l1＝4.15mm,w2＝1.4mm，l2＝3mm，l3＝16.5mm，l4＝14.2mm，w3＝1.4mm，w4＝0.16mm，l5＝5mm，l6＝16mm，l7＝6.9mm，l8＝16.8mm，l9＝13.6mm，g1＝0.1mm，sl＝26mm，sw＝0.3mm。微帶功分濾波器整體面積為36×29mm，對應(yīng)的導(dǎo)波長尺寸為0.61λg×0.49λg，其中λg為通帶中心頻率對應(yīng)的導(dǎo)波波長。

本實例的高選擇性巴倫濾波器是在電磁仿真軟件hfss.13中建模仿真的。圖4是本實例中高選擇性巴倫濾波器的s參數(shù)仿真圖，從圖4可以看出，該具有選擇性好的巴倫濾波器的通帶中心頻率為2.685ghz，相對帶寬為25％，通帶內(nèi)回波損耗低于15db。帶外抑制達(dá)到2.38f0。通帶外上阻帶和下阻帶分別有一個傳輸零點使得該實例矩形系數(shù)很好，通帶外額外的兩個零點提高了帶外諧波抑制，使得整個巴倫濾波器整體頻率選擇性良好。

圖5是本實例中巴倫濾波器的兩個輸出端口幅度差，從圖中可以看出，該巴倫濾波器通帶內(nèi)的兩個平衡輸出端口幅度差在0.01db以內(nèi)。

圖6是本實例中巴倫濾波器的兩個輸出端口相位差，從圖中可以看出，該實例巴倫濾波器通帶內(nèi)的兩個平衡輸出端口相位差在180±1度以內(nèi)，說明兩個平衡輸出端口180度反相性能良好。

綜上所述，本發(fā)明基于分立元件隔離網(wǎng)絡(luò)及多模諧振器、槽線—微帶過渡結(jié)構(gòu)所設(shè)計的寬帶功分濾波器，實現(xiàn)了選擇性好、隔離度高的特點，該功分濾波器非常適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)。