[发明专利]基于多枝节加载方形谐振环的多模宽带滤波器

说明书

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，特别涉及微带多模宽带滤波器，可用于无线通信系统射频前端。

背景技术

随着移动通信、卫星通信和雷达、遥感技术的迅猛发展，无线频谱日益拥挤，对通信系统中的射频微波滤波器提出了十分苛刻的要求。微带滤波器具有尺寸小、重量轻、成本低、易加工的优点，在微波电路中得以广泛应用。微带滤波器的种类和实现形式多种多样，小型化高性能微带滤波器的研究一直是个热门领域。传统的滤波器形式如巴特沃兹和切比雪夫滤波器只有通过增加滤波器级数才能满足高选择性要求，加工出来的滤波器体积和重量相对较大，不适合现代通讯的需求。椭圆函数或交叉耦合滤波器虽然具有很好的选择性，但是结构相对复杂，体积也较大。

多模谐振器因为尺寸小、重量轻、成本低等优良特性，越来越多地应用于无线通信系统高性能滤波器设计中。近年来，随着宽带、超宽带技术的发展，多模宽带滤波器成为微波滤波器产业中一个新兴的发展点，它的优势在于:每个多模谐振器都可以作为一个多调谐的谐振电路，所以对于同一个性能指标的滤波器来说，所需要的谐振器的数目就大大减少，这样就可以使滤波器的结构更紧凑，尺寸更小巧。但是，传统多模宽带滤波器是建立在封闭环的基础上，其中心频率基本都谐振在封闭环的谐振频率处，封闭环的周长限制了滤波器的电路尺寸，不能满足现代通信系统对滤波器小型化的需求。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术的不足，在多模原理的基础上，提出一种基于多枝节加载方形谐振环的多模宽带滤波器，以降低滤波器的中心频率，减小滤波器电路尺寸，满足现代通信系统对滤波器小型化的需求。

为实现上述目的，本发明提出如下两种技术方案：

技术方案1：

一种基于多枝节加载方形谐振环的多模宽带滤波器，包括微带介质基板，金属接地板，一个方形谐振环和一对输入、输出馈线，其特征在于：

方形谐振环包括一个方形金属环，一对等长的微扰枝节，一对相同的阻抗匹配金属片，一对等长的折叠型传输零点枝节；

一对等长的微扰枝节位于方形金属环的一对对角外部，两个相同的阻抗匹配金属片位于方形金属环另一对对角的内部，折叠型传输零点枝节与微扰枝节并联；

一对输入、输出馈线采用对称的分布方式，相互平行放置在微带介质基板的上方，每条馈线均包含主馈线和主馈线末端的50欧姆连接线；

微扰枝节包括竖直微带线和水平微带线，该水平微带线与主馈线平行。

上述微带多模宽带滤波器，其特征在于，方形金属环的周长满足：其中，L₁和L₂分别为方形金属环的两边长且满足：L₂≤L₁≤2L₂，λ_g为介质波导波长，c为真空中的光速，ε_e为该微带谐振器的有效介电常数，f₀为方形金属环的谐振频率。

上述微带多模宽带滤波器，其特征在于，微扰枝节位于方形金属环的一对对角外部，该微扰枝节包括竖直微带线和水平微带线，这两条微带线连接成“L”型结构分别与方形金属环的两边平行，该微扰枝节的总长度L_p满足：λ_g/2＜L_p≤3λ_g/2；

上述微带多模宽带滤波器，其特征在于，阻抗匹配金属片为正方形结构，位于方形金属环的另一对对角内部，该阻抗匹配金属片的边长d满足：0＜d＜λ_g/4；

上述微带多模宽带滤波器，其特征在于，传输零点枝节采用折叠结构与微扰枝节并联连接，该传输零点枝节的长度L_s满足：0＜L_s≤3λ_g/2。

技术方案2

一种基于多枝节加载方形谐振环的多模宽带滤波器，包括微带介质基板，金属接地板，一个方形谐振环和一对输入、输出馈线，其特征在于：

方形谐振环包括一个方形金属环一对等长的微扰枝节，一对相同的阻抗匹配金属片，一对等长的传输零点枝节；

一对等长的微扰枝节位于方形金属环的一对对角外部，两个相同的阻抗匹配金属片位于方形金属环另一对对角的内部，两个等长的传输零点枝节对称加载在方形金属环的内部，并与方形金属环的内边连接。

一对输入、输出馈线采用对称的分布方式，相互平行放置在微带介质基板的上方，每条馈线均包含主馈线和主馈线末端的50欧姆连接线；

微扰枝节包括竖直微带线和水平微带线，该水平微带线与主馈线平行。