一种新型基于交指电容和微带电感的单层低成本宽带带通滤波器

随着无线通信系统的快速发展,尤其是5G时代的来临,带通滤波器作为射频前端的选频器件被广泛应用于各种系统.近年来,人们对通信的需求日益提升,因此滤波器的小型化、低成本以及高性能等方面的要求成为业内研究的重点.现代工艺技术的发展为带通滤波器的设计提供了多种方法,如使用阶跃阻抗谐振器设计微带带通滤波器、利用互补开环谐振器作为基本谐振单元构造宽带带通滤波器和基于E型双模谐振器设计微带带通滤波器等.然而,这些微带滤波器的尺寸较大,令实现小型化的目标难以实现.由于集总元件具有体积小、成本低、带宽宽、元件间相互作用小等优点,在射频器件设计中发挥着重要作用.相较于基于集成无源器件(Integrated Passive Device,IPD)工艺和低温共烧陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)工艺的带通滤波器,这种单层宽带带通滤波器具有更低的生产成本、更少的损耗限制,以及避免了基于表面贴装器件的成本和制造公差等问题.由于其采用交指电容和微带电感的简单实现方式,该方法所设计的滤波器还具有工艺简单和体积小的优点.基于单层印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)工艺,本文提出了一种新型高选择性宽带带通滤波器.该电路结构对称,由多组对称的串联谐振器构建滤波器通带和带外多零点特性.其中,为了增强阻带的抑制能力和滤波器的频率选择性,添加多对接地的串联谐振器在通带左右两侧各增加一个传输零点,两个传输零点独立控制,互不影响.使用奇偶模分析方法对电路进行分析,以求解传输零点,并给出零点解析式.随后,对带通滤波器的传输零点频率、中心频率、3 dB相对带宽以及品质因数等参数变化进行分析.为了实现小型化和低成本的要求,该电路中的所有集总元件均由交指电容和微带电感实现.交指电容是一种多指周期性结构,具有多个几何变量,如指长、指宽、指间间隙、指端间隙和指数等.这些变量使得交指电容的结构具有较大的自由度,同时也增加了结构优化的难度.同理,微带电感的电感值可通过改变其长度和宽度进行调节.为了验证带通滤波器设计方法的有效性,基于单层PCB工艺,对工作在4.52 GHz的滤波器进行仿真、制造和测量,使用HFSS软件对滤波器整体结构进行优化.所用介质基板为Rogers RO4350B,其相对介电常数为3.66,损耗正切角为0.0037,板厚为1.524 mm.测试结果表明,3 dB相对带宽为38.9%,在中心频率4.52 GHz处插入损耗最小(为1.68 dB),回波损耗优于21.45 dB,谐波抑制水平为7.7~9.4 GHz大于19.6 dB,通带内测试的群时延在0.56~1.2 ns变化.本文展示了一种单层低成本宽带带通滤波器,基于奇偶模电路和解析方程,详细阐述了滤波器的设计原理.该滤波器采用交指电容和微带电感作为集总元件,实现了小型化和低成本.实物测试进一步验证了滤波器的可行性,证明了其性能良好,具有体积小、损耗低、宽频带和选择性好等优点,适用于单层PCB工艺,易于与无线通信系统集成.

一种新型微带Hairpin带通滤波器的设计

通过在Hairp in滤波器的非相邻谐振间并联一段长度为λ0/2奇数倍的微带线使得在滤波器的通带两侧产生一对传输零点,构成一种新的微带Hairp in带通滤波器。该类滤波器的设计避免了交叉耦合带通滤波器求解耦合系数的复杂过程。最后给出了该类型滤波器的设计实例,仿真、测试结果证实了设计方法的正确性。

一种具有传输零点的Hairpin带通滤波器设计

本文通过在微带(hairpin)滤波器的谐振器上并联微带开路线,构成了一种新的hairpin带通滤波器。该滤波器在通带附近有一对传输零点,具有良好的频率响应以及频率选择特性。由于这种类型的微带滤波器实现传输零点不需要通过滤波器非相邻谐振器间的交叉耦合来获得,因此,设计过程非常简单。

基于折叠双模谐振器结构的微带带通滤波器

设计了一种采用折叠双模谐振器结构的新型双模微带带通滤波器。通过在折叠双模谐振器两侧加载交叉耦合结构,使通带两端产生一对传输零点。实验结果表明,该滤波器具有结构紧凑,体积小,损耗低,带外抑制性能好等优点,且其中心频率为3.65GHz,通带为2.5～4.8GHz,最大回波损耗优于-33.5dB,最小插入损耗为-0.18dB,实测结果和仿真结果相吻合。

宽阻带小型化双频带通滤波器

文中提出了一种具有宽阻带的紧凑型双频带通滤波器,它采用了折叠短路枝节负载谐振器、紧凑型微带单元谐振器(CMRC)和阶跃阻抗谐振器结构。由于多个谐振器产生了五个可控传输零点(TZ),该滤波器实现了两个通带之间的良好隔离度以及宽阻带特性。制作并测试了尺寸紧凑的双频带通滤波器实验样品,测试结果显示,第一通带和第二通带的中心频率/插入损耗分别为0.66 GHz/0.8 dB和1.73 GHz/0.7 dB,阻带频率高达10.5 GHz,抑制水平超过15 dB。

一种新型的T型双模微带带通滤波器

提出了一种新型的T型双模微带带通滤波器结构,即在T型谐振器的两侧通过交叉耦合结构和加载开路支节,分别实现了在通带外的低阻带产生一个传输零点和高阻带产生了两个衰减极点,提高了阻带的抑制能力,同时保证了滤波器的小型化。该滤波器的仿真结果表明,通带的中心频率为3.1GHz,最大回波损耗优于-40dB,最小插入损耗为-0.1dB,实测和仿真结果相一致。

多带外传输零点微带带通滤波器设计

设计了一种梳状微带平行耦合线窄带带通滤波器,仅应用两腔结构就实现了带外5个传输零点。通过微带线开路枝节,平行耦合线结构,以及馈电位置和两个梳状线谐振器之间的耦合,在通带附近引入了3个传输零点;四分之一波长平行耦合线接地短路结构,在带外高频产生额外两个传输零点,进而可有效抑制零点频率附近的杂波干扰。实测结果表明,设计的滤波器中心频率为2.38 GHz,相对带宽4.5%,对低频抑制大于22 dB,带外5个零点位置与计算仿真结果吻合很好。该新型滤波器结构简单紧凑,带外抑制高。

基于HMSIW的宽带带通滤波器设计分析

目前基片集成波导(SIW)广泛应用于微波毫米波成形。整流波导具有质量系数高、容量大、体积更小也更容易实现等优点。HFSS模拟结果表明,缺陷的微裂结构不仅可以降低插入损耗,而且可以引入传输零点,提高带阻性能,广泛应用于卫星和C波段雷达领域。

基于枝节加载谐振器的新型三频带通滤波器设计

提出了一种新型平面三频带通滤波器,该滤波器由一个加载短路枝节的阶梯阻抗谐振器,一对加载开路枝节的背靠背E型谐振器,以及包含源负载直接耦合的馈电结构组成.所采用的枝节加载谐振器的多模工作特性使滤波器的体积大大减小,同时每个通带的位置及其耦合特性都能够独立调谐.另外,通过源负载直接耦合引入通带两侧的传输零点,实现了滤波器良好的频率选择性.最后设计并加工了一款高选择性小型化三频带通滤波器,其三个通带的中心频率分别为2.0GHz,3.95GHz和6.35GHz,插入损耗均小于2.5dB,带内回波损耗均优于14dB,实验结果与仿真结果吻合良好.

基于HMSIW的宽带带通滤波器设计

为有效减小C波段基片集成波导的尺寸和插入损耗,提出了一种基于半模基片集成波导的紧凑型宽带带通滤波器。该滤波器引入由单个谐振槽和多个谐振槽组成的缺陷微带结构,并对其性能进行了研究。通过HFSS仿真验证,引入的缺陷微带结构,不仅可以减小插入损耗,而且实现传输零点的引入,改善了阻带特性。该方法设计的半模基片集成波导带通滤波器具有集成度高、体积小、成本低、制造方便等优点,在C波段卫星和雷达中得到了广泛的应用。

一种多槽线扰动的双模滤波器

提出一种新型的双模微带滤波器.通过利用一对交叉槽线、一个方形槽和一个方形切角来实现模式分离,并结合正交馈电方式,实现良好的双模滤波器特性.仿真的滤波器中心频率为1.63 GHz,1 dB带宽为180 MHz(1.54~1.72 GHz),并能在带外产生两个传输零点.对滤波器进行了加工测试,测试结果与仿真结果基本一致.该滤波器具有结构紧凑,插入损耗小,带外抑制性好等特点.