[发明专利]一种并联开路阶梯阻抗低通滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及宽带扫频超外差式频谱分析仪领域，尤其涉及一种并联开路阶梯阻抗低通滤波器。

背景技术

在典型的宽带扫频超外差式频谱分析仪中，宽带射频信号按频率被划分成高、低不同的波段。不同波段的射频信号分别经过不同的频率变换后最终都变成低中频信号，以便模数转换器进行采样。低波段射频信号频率一般覆盖到S波段，即0Hz-4GHz。低波段射频信号进入频谱分析仪中先经过4GHz低通滤波器，然后在第一变频器中与工作在扫频方式下的第一本振信号进行变频，得到第一中频信号，即按照公式1。

F_LO-F_RF=F_IF              （公式1）

公式1中，F_LO、F_RF和F_IF分别表示本振、射频和中频信号的频率。对于扫频超外差式频谱分析仪，第一中频信号频率是固定的，即点频。对于射频信号频率为DC-4GHz，第一中频信号频率一般为5GHz左右。

对4GHz低通滤波器的一般要求为：通带插入损耗小、通带回波系数小，过渡带滚降速度高，阻带带外抑制大。典型的指标要求为：0Hz-4GHz通带插入损耗小于2.5dB、通带回波系数小于-18dB，4GHz-5GHz的过渡带滚降大于80dB，5GHz-14GHz的阻带抑制大于80dB。

主要采用以下两种方案来实现

同轴腔体低通滤波器方案

为达到高的指标要求，目前典型的4GHz低通滤波器是采用同轴腔体结构，比如同轴腔体低通滤波器为表面镀金的金属腔体，两端用同轴连接器作为与外部模块的接口。这种滤波器的尺寸随着带外抑制能力的提高而增大，比如为实现80dB的阻带抑制。

可知，该腔体低通滤波器可以实现很高的带外抑制。然而，该腔体低通滤波器尺寸较大，且在使用中要用半钢线缆与外部电路模块连接，这不利于改善与外部模块之间的端口匹配，也无法实现仪器的小型化。

基于微波板材的平面传输线低通滤波器方案

为克服同轴腔体低通滤波器的尺寸大、不易改善端口匹配等缺点，目前普遍采用了基于微波板材的平面传输线低通滤波器进行替代。

比如微带线低通滤波器是基于罗杰斯公司的RO4350微波板材实现的，该滤波器主体是长为5cm的微带线结构。与同轴腔体低通滤波器相比，尺寸明显减小。该微带线低通滤波器可以方便集成到另一个电路模块中，避免了同轴-电缆过渡，有利于改善端口匹配。然而微带线低通滤波器的阻带抑制不理想，可知，在5GHz-14GHz的阻带抑制只有60dB左右，这是因为微带线由于空间辐射而存在寄生通带，难以满足仪器需求。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种并联开路阶梯阻抗低通滤波器，在保证高质量输出信号的前提下，缩小产品体积，减少功耗，减少整机的装配和调试工作量。

为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：

一种并联开路阶梯阻抗低通滤波器，其中，其包括设置在微波板材芯板与半固化片之间的二十六阶带状线低通滤波模块，所述二十六阶带状线低通滤波模块包括用于处理低频的十五阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元与用于处理高频的十一阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元，所述十五阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元与所述十一阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元级联，经所述二十六阶带状线低通滤波模块处理后的信号满足0Hz-4GHz通带插入损耗小于2.5dB，通带回波系数小于-18dB，4GHz-5GHz的过渡带滚降大于80dB，5GHz-14GHz的阻带抑制大于80dB的条件。

所述的并联开路阶梯阻抗低通滤波器，其中，所述十五阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元包括第一端头50欧姆特征阻抗带状线谐振器，所述第一端头50欧姆特征阻抗带状线谐振器上串联有八个相同阻抗的第一带状线谐振器，最后一个第一带状线谐振器兼作所述十五阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元与所述十一阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元级联的公共连接端，相邻第一带状线谐振器之间均接入一个第一调节带状线谐振器，所述第一调节带状线谐振器由两个开路短接线组成；经所述十五阶并联开路阶梯阻抗带状线椭圆函数低通滤波单元处理的信号满足4GHz通带插入损耗小于2dB，通带回波系数小于-18dB，4GHz-5GHz的过渡带滚降100dB，5.5GHz-8GHz的阻带抑制大于50dB的条件。