本發(fā)明涉及射頻微波通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器。

背景技術(shù)：

濾波器作為射頻前端的一種很重要器件，可以濾除帶外噪聲，提高電路系統(tǒng)的靈敏度。微帶濾波器是用來分離不同頻率微波信號的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號，使其不能通過濾波器，只讓需要的信號通過。在微波電路系統(tǒng)中，濾波器的性能對電路系統(tǒng)的性能指標有很大的影響。由于現(xiàn)代通信系統(tǒng)中通信頻段的多樣性，現(xiàn)有技術(shù)的帶通濾波器的選擇性往往不夠，不能滿足通信頻段多樣性的需求，影響了整個通信系統(tǒng)的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器，旨在解決現(xiàn)有帶通濾波器的選擇性不高的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器，包括介質(zhì)板、設(shè)置在介質(zhì)板下表面的地面金屬層以及刻蝕在介質(zhì)板上表面的輸入端、輸出端、輸入微帶線、輸出微帶線、第一耦合線、第二耦合線、環(huán)形諧振器、第一雙枝節(jié)開路負載、第二雙枝節(jié)開路負載、第一雙枝節(jié)阻抗匹配器和第二雙枝節(jié)阻抗匹配器，該帶通濾波器關(guān)于中心軸線左右對稱，其中：

所述輸入微帶線的一端連接至所述輸入端，該輸入微帶線的另一端連接至第一雙枝節(jié)阻抗匹配器；

所述輸出微帶線的一端連接至所述輸出端，該輸出微帶線的另一端連接至第二雙枝節(jié)阻抗匹配器；

所述第一耦合線包括第一耦合微帶線和第二耦合微帶線，第一耦合微帶線的一端與第二耦合微帶線的一端正交連接形成l形；

所述第二耦合線包括第三耦合微帶線和第四耦合微帶線，第三耦合微帶線的一端與第四耦合微帶線的一端正交連接形成l形；

所述環(huán)形諧振器是由四根諧振微帶線構(gòu)成的矩形諧振器，該環(huán)形諧振器設(shè)置在第二耦合微帶線與第四耦合微帶線之間；

第一雙枝節(jié)開路負載包括第一負載微帶線以及第二負載微帶線，第二雙枝節(jié)開路負載包括第三負載微帶線以及第四負載微帶線，第一負載微帶線的一端連接至輸入端，第一負載微帶線的另一端連接至第二負載微帶線的一端，第三負載微帶線的一端連接至輸出端，第三負載微帶線的另一端連接至第四負載微帶線的一端。

優(yōu)選的，所述環(huán)形諧振器包括第一諧振微帶線、第二諧振微帶線、第三諧振微帶線和第四諧振微帶線，第一諧振微帶線與第二耦合微帶線之間的間距等于第三諧振微帶線與第四耦合微帶線之間的間距。

優(yōu)選的，所述輸入微帶線與第一耦合微帶線之間的間距等于所述輸出微帶線與第三耦合微帶線之間的間距。

優(yōu)選的，所述第一雙枝節(jié)阻抗匹配器包括第一阻抗匹配線和第二阻抗匹配線，所述第二雙枝節(jié)阻抗匹配器包括第三阻抗匹配線和第四阻抗匹配線，其中：

所述第一阻抗匹配線的一端與輸入微帶線的一端正交連接形成l形，第一阻抗匹配線的另一端連接至第二阻抗匹配線的一端；

所述第三阻抗匹配線的一端與輸出微帶線的一端正交連接形成l形，第三阻抗匹配線的另一端連接至第四阻抗匹配線的一端。

優(yōu)選的，所述第一阻抗匹配線和第三阻抗匹配線的長度均為l2＝23.4mm、寬度均為w2＝0.27mm，第二阻抗匹配線和第四阻抗匹配線的長度均為l1＝21.64mm、寬度均為w1＝2.83mm。

優(yōu)選的，所述第一諧振微帶線和第三諧振微帶線的長度均為cl1＝23.48mm，第二諧振微帶線和第四諧振微帶線的長度均為l5＝23.08mm，第一諧振微帶線、第二諧振微帶線、第三諧振微帶線和第四諧振微帶線的寬度均為w5＝0.25mm。

優(yōu)選的，所述輸入端和輸出端的長度均為l0＝15mm、寬度均為w0＝1.66mm，所述輸入微帶線、輸出微帶線的長度均為cl2＝23.8mm、寬度為cw2＝0.14mm；所述第一耦合微帶線和第三耦合微帶線的長度均為cl2＝23.8mm，所述第二耦合微帶線和第四耦合微帶線長度均為cl1＝23.48mm，所述第一耦合微帶線、第二耦合微帶線、第三耦合微帶線和第四耦合微帶線的寬度為cw1＝0.17mm。

優(yōu)選的，所述第一負載微帶線和第三負載微帶線的長度為l4＝22.3mm、寬度均為w4＝1.42mm，第二負載微帶線和第四負載微帶線的長度為l3＝22.67mm、寬度均為w3＝0.915mm。

優(yōu)選的，所述第一諧振微帶線與第二耦合微帶線之間的間距、第三諧振微帶線與第四耦合微帶線之間的間距cs1＝0.48mm，所述輸入微帶線與第一耦合微帶線之間的間距、輸出微帶線與第三耦合微帶線之間的間距均為cs2＝0.465mm。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)板是板厚為0.762mm、相對介電常數(shù)3.66的pcb板。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器關(guān)于該帶通濾波器的中心軸線ab左右對稱，其中最中間的四條微帶線可構(gòu)成一個環(huán)形諧振器，并在輸入端p1和輸出端p2分別加載了一個雙枝節(jié)開路負載，可以為本發(fā)明所述帶通濾波器在工作頻帶內(nèi)提供良好的帶通匹配效果。此外，本發(fā)明所述基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器，能夠?qū)庑盘栍辛己玫囊种菩Ч?，對通帶信號具有高選擇性，引入更少噪聲，避免對射頻前端造成干擾。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器優(yōu)選實施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。

圖3是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器通過電磁仿真軟件仿真的s參數(shù)結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋，本發(fā)明并不局限于以下實施例。

參考圖1所示，圖1是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器優(yōu)選實施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，所述帶通濾波器包括介質(zhì)板1，刻蝕在介質(zhì)板1上表面的輸入端p1、輸出端p2、輸入微帶線11、輸出微帶線12、第一耦合線13、第二耦合線14、環(huán)形諧振器15、第一雙枝節(jié)開路負載16、第二雙枝節(jié)開路負載17、第一雙枝節(jié)阻抗匹配器18、第二雙枝節(jié)阻抗匹配器19，以及設(shè)置在介質(zhì)板1下表面的地面金屬層(圖1中未示出)。所述介質(zhì)板1為一種pcb板，具體的板材類型為rogerro4350b，其中相對介電常數(shù)3.66，板厚為0.762mm。所述地面金屬層為敷設(shè)在介質(zhì)板1下表面的敷銅金屬層。

所述輸入微帶線11的一端連接至輸入端p1，輸入微帶線11的另一端連接至第一雙枝節(jié)阻抗匹配器18；輸出微帶線12的一端連接至輸出端p2，輸出微帶線12的另一端連接至第二雙枝節(jié)阻抗匹配器19。第一雙枝節(jié)阻抗匹配器18包括第一阻抗匹配線181和第二阻抗匹配線182，第二雙枝節(jié)阻抗匹配器18包括第三阻抗匹配線191和第四阻抗匹配線192。第一阻抗匹配線181的一端與輸入微帶線11的一端正交連接形成l形，即第一阻抗匹配線181與輸入微帶線11相互垂直連接，第一阻抗匹配線181的另一端連接至第二阻抗匹配線182的一端。第三阻抗匹配線191的一端與輸出微帶線12的一端正交連接形成l形，即第三阻抗匹配線191與輸出微帶線12相互垂直連接，第三阻抗匹配線191的另一端連接至第四阻抗匹配線192的一端。

所述第一耦合線13包括第一耦合微帶線131和第二耦合微帶線132，第一耦合微帶線131的一端與第二耦合微帶線132的一端正交連接形成l形，即第一耦合微帶線131與第二耦合微帶線132相互垂直連接。第二耦合線14包括第三耦合微帶線141和第四耦合微帶線142，第三耦合微帶線141的一端與第四耦合微帶線142的一端正交連接形成l形，即第三耦合微帶線141與第四耦合微帶線142相互垂直連接。其中，輸入微帶線11與第一耦合微帶線131之間隔有間距，輸出微帶線12與第三耦合微帶線141之間隔有間距，輸入微帶線11與第一耦合微帶線131之間的間距等于輸出微帶線12與第三耦合微帶線141之間的間距。

環(huán)形諧振器15設(shè)置在第二耦合微帶線132與第四耦合微帶線142之間，環(huán)形諧振器15由四根諧振微帶線構(gòu)成的矩形，即由第一諧振微帶線151、第二諧振微帶線152、第三諧振微帶線153和第四諧振微帶線154構(gòu)成的矩形諧振器。環(huán)形諧振器15的第一諧振微帶線151與第二耦合微帶線132之間隔有間距，環(huán)形諧振器15的第三諧振微帶線153與第四耦合微帶線142之間隔有間距，第一諧振微帶線151與第二耦合微帶線132之間的間距等于第三諧振微帶線153與第四耦合微帶線142之間的間距。

第一雙枝節(jié)開路負載16包括第一負載微帶線161以及第二負載微帶線162，第二雙枝節(jié)開路負載17包括第三負載微帶線171以及第四負載微帶線172。第一負載微帶線161的一端連接至輸入端p1，第一負載微帶線161的另一端連接至第二負載微帶線162的一端。第三負載微帶線171的一端連接至輸出端p2，第三負載微帶線171的另一端連接至第四負載微帶線172的一端。第一負載微帶線161連接至輸入端p1的連接處與輸入微帶線11連接至輸入端p1的連接處不重疊，使得第一耦合微帶線131與第一負載微帶線161之間隔有間距，從而防止兩者之間信號能量的相互干擾。第三負載微帶線171連接至輸出端p2的連接處與輸出微帶線12連接至輸出端p1的連接處不重疊，使得第三耦合微帶線141與第三負載微帶線171之間隔有間距，從而防止兩者之間信號能量的相互干擾。在本實施例中，所述第一耦合微帶線131與第一負載微帶線161之間的間距等于第三耦合微帶線141與第三負載微帶線171之間的間距，該間距優(yōu)選為2mm至5mm，即可避免兩者之間信號能量的相互干擾。

需要說明的是，本發(fā)明所述基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器關(guān)于該帶通濾波器的中心軸線ab左右對稱。本發(fā)明所述基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器相對于現(xiàn)有帶通濾波器，其中最中間的四條微帶線可構(gòu)成一個環(huán)形諧振器，并在輸入端p1和輸出端p2分別加載了一個雙枝節(jié)開路負載，可以為本發(fā)明所述帶通濾波器在工作頻帶內(nèi)提供良好的帶通匹配效果。此外，本發(fā)明通過上述結(jié)構(gòu)設(shè)計的帶通濾波器，能夠?qū)庑盘栍辛己玫囊种菩Ч?，對通帶信號具有高選擇性，引入更少噪聲，避免對射頻前端造成干擾。

參考圖2所示，圖2是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。本發(fā)明刻蝕在介質(zhì)板1上表面的輸入端p1、輸出端p2、輸入微帶線11、輸出微帶線12、第一耦合線13、第二耦合線14、環(huán)形諧振器15、第一雙枝節(jié)開路負載16、第二雙枝節(jié)開路負載17、第一雙枝節(jié)阻抗匹配器18和第二雙枝節(jié)阻抗匹配器19均為金屬銅片，本發(fā)明涉及的輸入微帶線、輸出微帶線、負載微帶線、耦合微帶線、諧振微帶線均為采用條形結(jié)構(gòu)的金屬銅片微帶線，只是為了區(qū)別每一根微帶線采用了不同的名稱命名。本發(fā)明以在1.82ghz到2.19ghz內(nèi)的工作頻帶為例，通過具體的實施例來說明本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)尺寸的長度和寬度。

在本實施例中，輸入端p1和輸出端p2的長度均為l0＝15mm、寬度均為w0＝1.66mm。輸入微帶線11和輸出微帶線12的長度均為cl2＝23.8mm、寬度均為cw2＝0.14mm。

第一耦合微帶線131和第三耦合微帶線141的長度均為cl2＝23.8mm，第二耦合微帶線132和第四耦合微帶線142長度均為cl1＝23.48mm。第一耦合微帶線131、第二耦合微帶線132、第三耦合微帶線141和第四耦合微帶線142的寬度為cw1＝0.17mm。

環(huán)形諧振器15的第一諧振微帶線151和第三諧振微帶線153的長度均為cl1＝23.48mm，第二諧振微帶線152和第四諧振微帶線154的長度均為l5＝23.08mm。第一諧振微帶線151、第二諧振微帶線152、第三諧振微帶線、和第四諧振微帶線154的寬度均為w5＝0.25mm。

第一負載微帶線161和第三負載微帶線171的長度均為l4＝22.3mm、寬度均為w4＝1.42mm；第二負載微帶線162和第四負載微帶線172的長度為l3＝22.67mm、寬度均為w3＝0.915mm。

第一阻抗匹配線181和第三阻抗匹配線191的長度均為l2＝23.4mm、寬度均為w2＝0.27mm；第二阻抗匹配線182和第四阻抗匹配線192的長度均為l1＝21.64mm、寬度均為w1＝2.83mm。

第一諧振微帶線151與第二耦合微帶線132之間的間距、第三諧振微帶線153與第四耦合微帶線142之間的間距cs1＝0.48mm。輸入微帶線11與第一耦合微帶線131之間的間距、輸出微帶線12與第三耦合微帶線141之間的間距均為cs2＝0.465mm。

需要說明的是，設(shè)置在pcb板上的金屬銅片厚度一般為um級，因此本發(fā)明并不對輸入端p1、輸出端p2、輸入微帶線11、輸出微帶線12、第一耦合線13、第二耦合線14、環(huán)形諧振器15、第一雙枝節(jié)開路負載16、第二雙枝節(jié)開路負載17、第一雙枝節(jié)阻抗匹配器18和第二雙枝節(jié)阻抗匹配器19的金屬銅片厚度加以限制，并不影響本發(fā)明所述基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器的特性。

參考圖3所示，圖3是本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器通過電磁仿真軟件仿真的s參數(shù)結(jié)果示意圖。一般地，帶通濾波器允許不同頻帶信號進入系統(tǒng)，濾除帶外信號或噪聲。從圖3可以看出，可以看出在1.82ghz到2.19ghz內(nèi)，本發(fā)明帶通濾波器的反射系數(shù)(|s11|)在-10db以下，說明該帶通濾波器可以工作在1.82ghz到2.19ghz內(nèi)，可實現(xiàn)18.5％的相對帶寬。在1.1ghz處，本發(fā)明所述帶通濾波器的傳輸特性(|s21|)可達到-33db，在2.7ghz處，|s21|可達到-72db，所以本發(fā)明所述帶通濾波器具有高選擇性。由此可知，本發(fā)明基于環(huán)形諧振器的帶通濾波器能夠?qū)庑盘栍辛己玫囊种菩Ч?，對通帶信號具有高選擇性，引入更少噪聲，避免對射頻前端造成干擾，因此可大幅提高微波電路的性能。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。