[0001] 本发明涉及射频微波通信技术领域， 尤其涉及一种基于环形谐振器的带通滤波 器。

背景技术

[0002] 滤波器作为射频前端的一种很重要器件， 可以滤除带外噪声， 提高电路系统的 灵敏度。 微带滤波器是用来分离不同频率微波信号的一 种器件。 它的主要作用 是抑制不需要的信号， 使其不能通过滤波器， 只让需要的信号通过。 在微波电 路系统中， 滤波器的性能对电路系统的性能指标有很大的 影响。 由于现代通信 系统中通信频段的多样性， 现有技术的带通滤波器的选择性往往不够， 不能满 足通信频段多样性的需求， 影响了整个通信系统的性能。

技术问题

[0003] 本发明的目的在于提供一种基于环形谐振器的 带通滤波器， 旨在解决现有带通 滤波器的选择性不高的技术问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 为实现上述目的， 本发明提供了一种基于环形谐振器的带通滤波 器， 包括介质 板、 设置在介质板下表面的地面金属层以及刻蚀在 介质板上表面的输入端、 输 出端、 输入微带线、 输出微带线、 第一耦合线、 第二耦合线、 环形谐振器、 第 一双枝节幵路负载、 第二双枝节幵路负载、 第一双枝节阻抗匹配器和第二双枝 节阻抗匹配器， 该带通滤波器关于中心轴线左右对称， 其中：

[0005] 所述输入微带线的一端连接至所述输入端， 该输入微带线的另一端连接至第一 双枝节阻抗匹配器；

[0006] 所述输出微带线的一端连接至所述输出端， 该输出微带线的另一端连接至第二 双枝节阻抗匹配器；

[0007] 所述第一耦合线包括第一耦合微带线和第二耦 合微带线， 第一耦合微带线的一 端与第二耦合微带线的一端正交连接形成 L形；

[0008] 所述第二耦合线包括第三耦合微带线和第四耦 合微带线， 第三耦合微带线的一 端与第四耦合微带线的一端正交连接形成 L形；

[0009] 所述环形谐振器是由四根谐振微带线构成的矩 形谐振器， 该环形谐振器设置在 第二耦合微带线与第四耦合微带线之间；

[0010] 第一双枝节幵路负载包括第一负载微带线以及 第二负载微带线， 第二双枝节幵 路负载包括第三负载微带线以及第四负载微带 线， 第一负载微带线的一端连接 至输入端， 第一负载微带线的另一端连接至第二负载微带 线的一端， 第三负载 微带线的一端连接至输出端， 第三负载微带线的另一端连接至第四负载微带 线 的一端。

[0011] 优选的， 所述环形谐振器包括第一谐振微带线、 第二谐振微带线、 第三谐振微 带线和第四谐振微带线， 第一谐振微带线与第二耦合微带线之间的间距 等于第 三谐振微带线与第四耦合微带线之间的间距。

[0012] 优选的， 所述输入微带线与第一耦合微带线之间的间距 等于所述输出微带线与 第三耦合微带线之间的间距。

[0013] 优选的， 所述第一双枝节阻抗匹配器包括第一阻抗匹配 线和第二阻抗匹配线， 所述第二双枝节阻抗匹配器包括第三阻抗匹配 线和第四阻抗匹配线， 其中： [0014] 所述第一阻抗匹配线的一端与输入微带线的一 端正交连接形成 L形， 第一阻抗 匹配线的另一端连接至第二阻抗匹配线的一端 ；

[0015] 所述第三阻抗匹配线的一端与输出微带线的一 端正交连接形成 L形， 第三阻抗 匹配线的另一端连接至第四阻抗匹配线的一端 。

[0016] 优选的， 所述第一阻抗匹配线和第三阻抗匹配线的长度 均为1^ ₂ =23.41^^ 宽度 均为 W ₂ =0.27mm， 第二阻抗匹配线和第四阻抗匹配线的长度均为 L ₁₌ 21.64ηιιη. 宽度均为 W ,=2.830^1。

[0017] 优选的， 所述第一谐振微带线和第三谐振微带线的长度 均为 C _u =23.48mm， 第 二谐振微带线和第四谐振微带线的长度均为1^= 23.081^^ 第一谐振微带线、 第 二谐振微带线、 第三谐振微带线和第四谐振微带线的宽度均为 W ₅ =0.25mm。

[0018] 优选的， 所述输入端和输出端的长度均为 L。=15mm、 宽度均为 W。=1.66mm， 所述输入微带线、 输出微带线的长度均为 C ₁₂ =23.8mm、 宽度为 Cw ₂ =0.14mm; 所述第一耦合微带线和第三耦合微带线的长度 均为 C ₁₂ =23.8mm, 所述第二耦合 微带线和第四耦合微带线长度均为 ^,=23.481^!!， 所述第一耦合微带线、 第二耦 合微带线、 第三耦合微带线和第四耦合微带线的宽度为 Cw ^Ο. Πη η^

[0019] 优选的， 所述第一负载微带线和第三负载微带线的长度 为 L ₄ =22.3mm、 宽度均 为\¥ ₄ =1.421^^ 第二负载微带线和第四负载微带线的长度为1^= 22.671^^ 宽度 均为 W ₃ =0.915mm。

[0020] 优选的， 所述第一谐振微带线与第二耦合微带线之间的 间距、 第三谐振微带线 与第四耦合微带线之间的间距 Cs ₁₌ 0.48ιηιη, 所述输入微带线与第一耦合微带线 之间的间距、 输出微带线与第三耦合微带线之间的间距均为 Cs ₂ =0.465mm。

[0021] 优选的， 所述介质板是板厚为 0.762mm、 相对介电常数 3.66的 PCB板。

发明的有益效果

有益效果

[0022] 相较于现有技术， 本发明所述基于环形谐振器的带通滤波器关于 该带通滤波器 的中心轴线 ab左右对称， 其中最中间的四条微带线可构成一个环形谐振 器， 并在 输入端 P1和输出端 P2分别加载了一个双枝节幵路负载， 可以为本发明所述带通 滤波器在工作频带内提供良好的带通匹配效果 。 此外， 本发明所述基于环形谐 振器的带通滤波器， 能够对带外信号有良好的抑制效果， 对通带信号具有高选 择性， 引入更少噪声， 避免对射频前端造成干扰。

对附图的简要说明

附图说明

[0023] 图 1是本发明基于环形谐振器的带通滤波器优选� �施例的平面结构示意图。

[0024] 图 2是本发明基于环形谐振器的带通滤波器优选� �施例的结构尺寸示意图。

[0025] 图 3是本发明基于环形谐振器的带通滤波器通过� �磁仿真软件仿真的 S参数结果 示意图。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式 [0026] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细 说明， 以下实施例是对本发明的 解释， 本发明并不局限于以下实施例。

[0027] 参考图 1所示， 图 1是本发明基于环形谐振器的带通滤波器优选� �施例的平面结 构示意图。 在本实施例中， 所述带通滤波器包括介质板 1， 刻蚀在介质板 1上表 面的输入端 Pl、 输出端 P2、 输入微带线 11、 输出微带线 12、 第一耦合线 13、 第 二耦合线 14、 环形谐振器 15、 第一双枝节幵路负载 16、 第二双枝节幵路负载 17 、 第一双枝节阻抗匹配器 18、 第二双枝节阻抗匹配器 19， 以及设置在介质板 1下 表面的地面金属层 （图 1中未示出） 。 所述介质板 1为一种 PCB板， 具体的板材类 型为 Roger RO4350B , 其中相对介电常数 3.66， 板厚为 0.762mm。 所述地面金属 层为敷设在介质板 1下表面的敷铜金属层。

[0028] 所述输入微带线 11的一端连接至输入端 P1， 输入微带线 11的另一端连接至第一 双枝节阻抗匹配器 18; 输出微带线 12的一端连接至输出端 P2， 输出微带线 12的 另一端连接至第二双枝节阻抗匹配器 19。 第一双枝节阻抗匹配器 18包括第一阻 抗匹配线 181和第二阻抗匹配线 182， 第二双枝节阻抗匹配器 18包括第三阻抗匹 配线 191和第四阻抗匹配线 192。 第一阻抗匹配线 181的一端与输入微带线 11的一 端正交连接形成 L形， 即第一阻抗匹配线 181与输入微带线 11相互垂直连接， 第 一阻抗匹配线 181的另一端连接至第二阻抗匹配线 182的一端。 第三阻抗匹配线 1 91的一端与输出微带线 12的一端正交连接形成 L形， 即第三阻抗匹配线 191与输 出微带线 12相互垂直连接， 第三阻抗匹配线 191的另一端连接至第四阻抗匹配线 192的一端。

[0029] 所述第一耦合线 13包括第一耦合微带线 131和第二耦合微带线 132， 第一耦合微 带线 131的一端与第二耦合微带线 132的一端正交连接形成 L形， 即第一耦合微带 线 131与第二耦合微带线 132相互垂直连接。 第二耦合线 14包括第三耦合微带线 1 41和第四耦合微带线 142， 第三耦合微带线 141的一端与第四耦合微带线 142的一 端正交连接形成 L形， 即第三耦合微带线 141与第四耦合微带线 142相互垂直连接 。 其中， 输入微带线 11与第一耦合微带线 131之间隔有间距， 输出微带线 12与第 三耦合微带线 141之间隔有间距， 输入微带线 11与第一耦合微带线 131之间的间 距等于输出微带线 12与第三耦合微带线 141之间的间距。 [0030] 环形谐振器 15设置在第二耦合微带线 132与第四耦合微带线 142之间， 环形谐振 器 15由四根谐振微带线构成的矩形， 即由第一谐振微带线 151、 第二谐振微带线 152、 第三谐振微带线 153和第四谐振微带线 154构成的矩形谐振器。 环形谐振器 15的第一谐振微带线 151与第二耦合微带线 132之间隔有间距， 环形谐振器 15的 第三谐振微带线 153与第四耦合微带线 142之间隔有间距， 第一谐振微带线 151与 第二耦合微带线 132之间的间距等于第三谐振微带线 153与第四耦合微带线 142之 间的间距。

[0031] 第一双枝节幵路负载 16包括第一负载微带线 161以及第二负载微带线 162， 第二 双枝节幵路负载 17包括第三负载微带线 171以及第四负载微带线 172。 第一负载 微带线 161的一端连接至输入端 Pl， 第一负载微带线 161的另一端连接至第二负 载微带线 162的一端。 第三负载微带线 171的一端连接至输出端 P2， 第三负载微 带线 171的另一端连接至第四负载微带线 172的一端。 第一负载微带线 161连接至 输入端 P1的连接处与输入微带线 11连接至输入端 P1的连接处不重叠， 使得第一 耦合微带线 131与第一负载微带线 161之间隔有间距， 从而防止两者之间信号能 量的相互干扰。 第三负载微带线 171连接至输出端 P2的连接处与输出微带线 12连 接至输出端 P1的连接处不重叠， 使得第三耦合微带线 141与第三负载微带线 171 之间隔有间距， 从而防止两者之间信号能量的相互干扰。 在本实施例中， 所述 第一耦合微带线 131与第一负载微带线 161之间的间距等于第三耦合微带线 141与 第三负载微带线 171之间的间距， 该间距优选为 2mm至 5mm， 即可避免两者之间 信号能量的相互干扰。

[0032] 需要说明的是， 本发明所述基于环形谐振器的带通滤波器关于 该带通滤波器的 中心轴线 ab左右对称。 本发明所述基于环形谐振器的带通滤波器相对 于现有带通 滤波器， 其中最中间的四条微带线可构成一个环形谐振 器， 并在输入端 P1和输 出端 P2分别加载了一个双枝节幵路负载， 可以为本发明所述带通滤波器在工作 频带内提供良好的带通匹配效果。 此外， 本发明通过上述结构设计的带通滤波 器， 能够对带外信号有良好的抑制效果， 对通带信号具有高选择性， 引入更少 噪声， 避免对射频前端造成干扰。

[0033] 参考图 2所示， 图 2是本发明基于环形谐振器的带通滤波器优选� �施例的结构尺 寸示意图。 本发明刻蚀在介质板 1上表面的输入端 PI、 输出端 P2、 输入微带线 11 、 输出微带线 12、 第一耦合线 13、 第二耦合线 14、 环形谐振器 15、 第一双枝节 幵路负载 16、 第二双枝节幵路负载 17、 第一双枝节阻抗匹配器 18和第二双枝节 阻抗匹配器 19均为金属铜片， 本发明涉及的输入微带线、 输出微带线、 负载微 带线、 耦合微带线、 谐振微带线均为采用条形结构的金属铜片微带 线， 只是为 了区别每一根微带线采用了不同的名称命名。 本发明以在 1.82GHz到 2.19GHz内 的工作频带为例， 通过具体的实施例来说明本发明基于环形谐振 器的带通滤波 器优选实施例的结构尺寸的长度和宽度。

[0034] 在本实施例中， 输入端 P1和输出端 P2的长度均为 L0=15mm、 宽度均为 W0=1.66 mm。 输入微带线 11和输出微带线 12的长度均为 C12=23.8mm、 宽度均为 Cw2=0.1 4mm。

[0035] 第一耦合微带线 131和第三耦合微带线 141的长度均为 C12=23.8mm， 第二耦合 微带线 132和第四耦合微带线 142长度均为 Cll=23.48mm。 第一耦合微带线 131、 第二耦合微带线 132、 第三耦合微带线 141和第四耦合微带线 142的宽度为 Cwl=0. 17mm。

[0036] 环形谐振器 15的第一谐振微带线 151和第三谐振微带线 153的长度均为 Cll=23.4 8mm, 第二谐振微带线 152和第四谐振微带线 154的长度均为 L5=23.08mm。 第一 谐振微带线 151、 第二谐振微带线 152、 第三谐振微带线、 和第四谐振微带线 154 的宽度均为 W5=0.25mm。

[0037] 第一负载微带线 161和第三负载微带线 171的长度均为 L4=22.3mm、 宽度均为 W 4=1.42mm; 第二负载微带线 162和第四负载微带线 172的长度为 L3=22.67mm、 宽 度均为 W3=0.915mm。

[0038] 第一阻抗匹配线 181和第三阻抗匹配线 191的长度均为 L2=23.4mm、 宽度均为 W 2=0.27mm; 第二阻抗匹配线 182和第四阻抗匹配线 192的长度均为 Ll=21.64mm、 宽度均为 Wl=2.83mm。

[0039] 第一谐振微带线 151与第二耦合微带线 132之间的间距、 第三谐振微带线 153与 第四耦合微带线 142之间的间距 Csl=0.48mm。 输入微带线 11与第一耦合微带线 13 1之间的间距、 输出微带线 12与第三耦合微带线 141之间的间距均为 Cs2=0.465mm [0040] 需要说明的是， 设置在 PCB板上的金属铜片厚度一般为 um级， 因此本发明并不 对输入端 Pl、 输出端 P2、 输入微带线 11、 输出微带线 12、 第一耦合线 13、 第二 耦合线 14、 环形谐振器 15、 第一双枝节幵路负载 16、 第二双枝节幵路负载 17、 第一双枝节阻抗匹配器 18和第二双枝节阻抗匹配器 19的金属铜片厚度加以限制 ， 并不影响本发明所述基于环形谐振器的带通滤 波器的特性。

[0041] 参考图 3所示， 图 3是本发明基于环形谐振器的带通滤波器通过� �磁仿真软件仿 真的 S参数结果示意图。 一般地， 带通滤波器允许不同频带信号进入系统， 滤除 带外信号或噪声。 从图 3可以看出， 可以看出在 1.82GHz到 2.19GHz内， 本发明带 通滤波器的反射系数 (IS11I)在 -10dB以下， 说明该带通滤波器可以工作在 1.82GHz 到 2.19GHz内， 可实现 18.5%的相对带宽。 在 1.1GHz处， 本发明所述带通滤波器 的传输特性 （IS21I) 可达到 -33dB， 在 2.7GHz处， IS21冋达到 -72dB， 所以本发 明所述带通滤波器具有高选择性。 由此可知， 本发明基于环形谐振器的带通滤 波器能够对带外信号有良好的抑制效果， 对通带信号具有高选择性， 引入更少 噪声， 避免对射频前端造成干扰， 因此可大幅提高微波电路的性能。

[0042] 以上仅为本发明的优选实施例， 并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本 发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效 流程变换， 或直接或间接运用在 其他相关的技术领域， 均同理包括在本发明的专利保护范围内。

工业实用性

[0043] 相较于现有技术， 本发明所述基于环形谐振器的带通滤波器关于 该带通滤波器 的中心轴线 ab左右对称， 其中最中间的四条微带线可构成一个环形谐振 器， 并在 输入端 P1和输出端 P2分别加载了一个双枝节幵路负载， 可以为本发明所述带通 滤波器在工作频带内提供良好的带通匹配效果 。 此外， 本发明所述基于环形谐 振器的带通滤波器， 能够对带外信号有良好的抑制效果， 对通带信号具有高选 择性， 引入更少噪声， 避免对射频前端造成干扰。