[发明专利]基于T型分支线结构的小型化差分滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及到微波通信领域，具体是涉及差分滤波器。

背景技术

在微波集成电路发展的道路上，滤波器的发展优化扮演着不可或缺的角色。基于此，这也要求滤 波器朝着小型化、高阻带率、低损耗方向发展。衡量差分滤波器的指标主要是差模阻带和共模抑制，增 大滤波器阻带的常见方法是采用阶跃阻抗谐振器，即SIR(Stepped Impedance Resonators)。然而，如 果设置微带线的阻抗越小，则其宽度也越大，而且还容易产生表面波并激励出高阶模式，不利于电路实 现及结果分析。

T型分支结构的简化理论分析由常凯等人利用ABCD矩阵得出，最初的想法是用T型分支结构来 抑制带通/带阻滤波器的高次谐波，但其本身很少被用来产生通带。利用T型分支结构理论，相比以往滤 波器结构的设计，其更加简单易行。另外，T型分支线的阻抗比可以根据设计要求进行灵活的改变，变为 SIR谐振器阻抗比的一半或两倍。因此，T型分支结构适用于等效阻抗比太多或太小的设计中。

由于差分滤波器对环境噪声具有很高的抗干扰能力，所以它在现代通信系统中受到越来越多的关 注。设计差分滤波器的关键是不需要额外的平衡变换器，因此近年来差分带通滤波器成为了研究的热门， 其主要研究重点包括阻带的展宽、共模抑制的提高、更宽的通带以及双通带、多通带特性等。

小型化、低插入损耗和高带外抑制是差分滤波器设计所关注的重点。基于T型分支线结构的差分 滤波器，其尺寸小，插入损耗小，通带效果好，能很好满足要求；因此本发明是采用T型分支线结构设 计的一种性能良好的小型化差分滤波器。

发明内容

本发明的主要目的是，提供了一种新型拓扑结构的小型化差分滤波器。

本发明提出了一种小型化差分滤波器的拓扑结构。由于对于实际情况，很难或无法用麦克斯韦方 程从理论上来证明，而只能采用数值方法来证明。学术和工程上常采用的方法是利用商用的高频电磁仿 真软件进行电磁仿真来证明、优化。

我们采用HFSS13.0对提出的拓扑结构进行优化，将优化的结构制成样品，对样品进行测试，用实 验的方法来证实该滤波器的拓扑结构。

本发明是一种基于T型分支线结构的小型化差分滤波器，采用的介电常数为2.65，介质厚度为1mm 的材质进行仿真优化。确定其整体尺寸为整体尺寸为25.84*18.37mm，满足小型化要求。通过Ansoft v10.0 的优化仿真设计，滤波器尺寸参数具体如下：L1＝5.9mm，L2＝3.27mm，L3＝4.17mm，L4＝2.4mm，L5＝7.9mm， L6＝4.5mm，L7＝0.62mm，W1＝1.24mm，W2＝0.14mm，W3＝2.8mm，W4＝1.24mm，G1＝0.15mm，G2＝0.2mm，S0＝0.25mm。

滤波器的各尺寸具体说明如下：

1.T型谐振器由内谐振器1和外谐振器2组成，内谐振器1由长为12.51mm，宽为1.24mm的支节 和长为6.81mm,宽为0.14mm的支节组成。外谐振器2由长为12.44mm，宽为1.24mm的支节和长为9.62mm, 宽为0.14mm的支节组成。

2.内谐振器1位于中心对称面的位置添加两条短截线，短截线的长为0.62mm，宽为1.24mm。

3.四个输入输出端口3、4和端口3’、4’，它们的宽为2.8mm，馈线长度为4.5mm。

4.内谐振器1与外谐振器2的T型分支节之间的间距为0.15mm，内谐振器1的T型分支节与外谐 振器的T型主分支之间的间距为0.2mm。

通过公式

转换成不同介电常数和介电厚度下的尺寸，其中ε_r为所采用微带基片的介电常数，h为所采用的微 带基片的介电厚度，w为滤波器输入、输出端口的宽度，λ为波长，c为光速，f为中心频率；对于介电 常数ε_r＝2.65，介质厚度h＝1mm，通过简单的计算，可以转化成其它介电常数和介电厚度下的不同尺寸， 例如与介电ε_r＝2.65，介质厚度h＝1mm进行换算时，只需相应的乘以或者除以其中分别为对应计算出来的。

在本发明的具体实施例子中，所述T型谐振器和馈线材质均为铜箔。

T型分支结构的简化理论分析由常凯等人利用ABCD矩阵得出，利用T型分支结构理论，相比以 往滤波器结构的设计更加简单易行。T型分支线的阻抗比可以根据设计要求灵活改变，变为SIR谐振器阻 抗比的一半或两倍。因此，T型分支结构适用于等效阻抗比太多或太小的设计中。