一种混合电磁耦合滤波器的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，具体涉及一种混合电磁耦合滤波器。


背景技术：

2.近年来，随着无线通信技术的迅速发展，各种新技术层出不穷，无线通信系统要求能适用于多频段、多标准工作，导致无线通信系统的复杂度大大提升。滤波器作为无线通信系统中的关键器件影响整个通信系统的性能，主要起着选择信号、衰减噪声、滤波镜频干扰等作用，因此滤波器的研究一直备受重视，其中微波滤波器作为现代微波通信系统中一重要的无源器件，其性能的好坏将直接决定系统能否正常工作。微波通信系统的“高性能、高集成化”的发展趋势，对滤波器“高频率选择、高杂波抑制、小型化”提出了更高的要求。引入传输零点是提高滤波器频率选择性和带外杂散抑制能力的有效方法。在常见的耦合滤波器中，如直接耦合滤波器、平行耦合线滤波器、交叉耦合滤波器、源负载耦合滤波器、紧凑型四阶混合电磁耦合滤波器等，前两种滤波器由于在通带附近没有引入传输零点，后三种滤波器可以在通带附近引入多个传输零点。其中紧凑型四阶混合电磁耦合滤波器具有小型化、零点可控的优势，而成为最近滤波器研究的一个热点。


技术实现要素：

3.针对上述情况，本实用新型提供一种混合电磁耦合滤波器,应用了混合电磁耦合技术和阶梯阻抗谐振器结构，综合了混合电磁耦合滤波器和阶梯阻抗谐振器滤波器两者的优点。
4.本实用新型采用下述的技术方案：
5.一种混合电磁耦合滤波器，包括介质基板、位于介质基板上表面的主线路，所述主线路包括两个左右设置互相耦合的的六边形混合电磁耦合单元、输入馈线和输出馈线，所述六边形混合电磁耦合单元包括第一耦合单元和第二耦合单元，所述第一耦合单元和第二耦合单元均包括弯折为六边形的阶梯阻抗谐振器和接地通孔，所述阶梯阻抗谐振器包括位于六边形下半部分高阻抗部和位于六边形上半部分的低阻抗部。
6.优选的，所述第一耦合单元关于低阻抗部中间的耦合缝隙s1对称，所述高阻抗部包括两条侧边高阻抗线的一条底部高阻抗线，所述侧边高阻抗线，一边设有输入馈线，另一边与第二耦合单元进行耦合，所述底部高阻抗线通过微带线l
l
连接接地通孔r1，所述接地通孔r1和微带线l
l
位于第一耦合单元的对称轴上。
7.优选的，所述第二耦合单元关于低阻抗部中间的耦合缝隙s2对称，所述高阻抗部包括两条侧边高阻抗线的一条底部高阻抗线，所述侧边高阻抗线，一边设有输出馈线，另一边与第一耦合单元进行耦合，所述底部高阻抗线中间设有接地通孔r2，所述接地通孔r2位于第二耦合单元的对称轴上。
8.优选的，所述介质基板采用al2o3陶瓷基板，通过薄膜电路工艺实现。
9.优选的，所述一种混合电磁耦合滤波器的中心频率为2.30
±
0.05ghz。
10.优选的，所述第一耦合单元的奇模等效电路为：依次连接的高阻抗电阻z1θ1、低阻抗电阻z2θ2、电容cm，所述高阻抗电阻z1θ1另一端连接输入端，电容cm另一端接地。奇输入阻抗z
odd
关系式：
[0011][0012]
优选的，所述第一耦合单元的偶模等效电路为：依次连接的低阻抗电阻z2θ2、高阻抗电阻z1θ1、电感lm，所述低阻抗电阻z2θ2另一端连接输入端，电感lm另一端接地。
[0013]
偶输入阻抗z
even
关系式：
[0014][0015]
其中z1、z2分别表示谐振器的高、低阻抗线段特性阻抗及，θ1、θ2分别表示谐振器的分别高、低阻抗线的电长度。
[0016]
由z
odd
和z
even
分别为零和无穷大，得到奇、偶模谐振关系式：
[0017]
z2(2ω
ocm
·
z2·
tanθ
2-1) z1·
tanθ1·
(2ω
ocm
·
z2 tanθ2)＝0
[0018]
z2(z
1-2ωelm·
tanθ1)-z1·
tanθ2·
(2ωelm z1·
tanθ1)＝0
[0019]
设高低阻抗线阻抗比为z2/z1＝rz，电长度比为θ2/θ1＝α，则上两式；可写为：
[0020]
ωo(rz·
2cm·
z2·
tanαθ1 tanθ1·
2cm·
z2) tanθ1·
tanαθ1＝rz[0021]
ωe(rz·
2lm·
tanθ1 tanαθ1·
2lm) tanαθ1·
z1·
tanθ1＝rz·
z1[0022]
基于以上两式，可以得到第一耦合单元的奇偶模谐振频率，第一耦合单元与第二耦合单元进行耦合得到一种混合电磁耦合滤波器。
[0023]
优选的，优选的，从低阻抗部下端至输入馈线的高阻抗线长度l1＝3.85mm，低阻抗线的电长度l2＝5.10mm，从输入馈线至微带线l
l
的高阻抗线长度lf＝1.95mm，所有高阻抗线的宽度w1＝0.20mm，所有低阻抗线的宽度w2＝2.00mm，所述微带线l
l
的宽度w
l
＝0.40mm，所述输入馈线和输出馈线的宽度w0＝0.64mm，所述第一耦合单元的耦合缝隙s1＝0.20mm，所述第二耦合单元的耦合缝隙s2＝0.10mm，所述第一耦合单元和第一耦合单元之间的耦合缝隙s3＝0.60mm，所述第一耦合单元的接地通孔的内直径r1＝0.20mm，所述第二耦合单元的接地通孔的内直径r2＝0.30mm，整个滤波器尺寸为16.00
×
9.00mm2。
[0024]
优选的，所述输入馈线和输出馈线采用抽头馈线结构。其特点为馈线位置越靠近虚地，外部能量耦合到滤波器的能量越小。
[0025]
本实用新型的有益效果是：综合了混合电磁耦合滤波器和阶梯阻抗谐振器滤波器两者的优点，通过控制混合耦合谐振项中混合耦合的极性及电、磁耦合的大小进行传输零点位置控制，具有结构紧凑，高带外抑制，频带选择性高等特性。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。
[0027]
图1为本实用新型结构示意图；
[0028]
图2为本实用新型第一耦合单元示意图；
[0029]
图3为本实用新型第一耦合单元奇模等效电路图；
[0030]
图4为本实用新型第一耦合单元奇模等效电路图；
[0031]
图5为本实用新型测试结果图。
具体实施方式
[0032]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0034]
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0035]
如图1所示，一种混合电磁耦合滤波器，包括介质基板、位于介质基板上表面的主线路，所述主线路包括两个左右设置互相耦合的的六边形混合电磁耦合单元、输入馈线和输出馈线，所述六边形混合电磁耦合单元包括第一耦合单元和第二耦合单元，所述第一耦合单元和第二耦合单元均包括弯折为六边形的阶梯阻抗谐振器和接地通孔，所述阶梯阻抗谐振器包括位于六边形下半部分高阻抗部和位于六边形上半部分的低阻抗部。
[0036]
如图2所示，所述第一耦合单元关于低阻抗部中间的耦合缝隙s1对称，所述高阻抗部包括两条侧边高阻抗线的一条底部高阻抗线，所述侧边高阻抗线，一边设有输入馈线，另一边与第二耦合单元进行耦合，所述底部高阻抗线通过微带线l
l
连接接地通孔r1，所述接地通孔r1和微带线l
l
位于第一耦合单元的对称轴上。
[0037]
所述第二耦合单元关于低阻抗部中间的耦合缝隙s2对称，所述高阻抗部包括两条侧边高阻抗线的一条底部高阻抗线，所述侧边高阻抗线，一边设有输出馈线，另一边与第一耦合单元进行耦合，所述底部高阻抗线中间设有接地通孔r2，所述接地通孔r2位于第二耦合单元的对称轴上。
[0038]
如图3所示，所述第一耦合单元的奇模等效电路为：依次连接的高阻抗电阻z1θ1、低阻抗电阻z2θ2、电容cm，所述高阻抗电阻z1θ1另一端连接输入端，电容cm另一端接地。奇输入阻抗z
odd
关系式：
[0039][0040]
如图4所示，所述第一耦合单元的偶模等效电路为：依次连接的低阻抗电阻z2θ2、高阻抗电阻z1θ1、电感lm，所述低阻抗电阻z2θ2另一端连接输入端，电感lm另一端接地。
[0041]
偶输入阻抗z
even
关系式：
[0042]
[0043]
其中z1、z2分别表示谐振器的高、低阻抗线段特性阻抗及，θ1、θ2分别表示谐振器的分别高、低阻抗线的电长度。
[0044]
由z
odd
和z
even
分别为零和无穷大，得到奇、偶模谐振关系式：
[0045]
z2(2ω
ocm
·
z2·
tanθ
2-1) z1·
tanθ1·
(2ω
ocm
·
z2 tanθ2)＝0
[0046]
z2(z
1-2ωelm·
tanθ1)-z1·
tanθ2·
(2ωelm z1·
tanθ1)＝0
[0047]
设高低阻抗线阻抗比为z2/z1＝rz，电长度比为θ2/θ1＝α，则上两式；可写为：
[0048]
ωo(rz·
2cm·
z2·
tanαθ1 tanθ1·
2cm·
z2) tanθ1·
tanαθ1＝rz[0049]
ωe(rz·
2lm·
tanθ1 tanαθ1·
2lm) tanαθ1·
z1·
tanθ1＝rz·
z1[0050]
基于以上两式，可以得到奇偶模谐振频率。
[0051]
基于第一耦合单元进行所述一种混合电磁耦合滤波器的设计，拓扑结构如下图所示。
[0052][0053]
第一耦合单元和第二耦合单元通过r2，r3间耦合级联得到一种混合电磁耦合滤波器。由混合耦合滤波器矩阵综合理论推得该滤波器耦合矩阵：
[0054][0055]
其中，k
12
＝-0.0065ω' 0.0752、k
34
＝0.0932ω' 0.0892均为频变混合耦合项。此外通过计算得到滤波器外部品质因数qe＝7.43，其主要由抽头馈线的位置决定。
[0056]
所述介质基板采用al2o3陶瓷基板，通过薄膜电路工艺实现。
[0057]
从低阻抗部下端至输入馈线的高阻抗线长度l1＝3.85mm，低阻抗线的电长度l2＝5.10mm，从输入馈线至微带线l
l
的高阻抗线长度lf＝1.95mm，所有高阻抗线的宽度w1＝0.20mm，所有低阻抗线的宽度w2＝2.00mm，所述微带线l
l
的宽度w
l
＝0.40mm，所述输入馈线和输出馈线的宽度w0＝0.64mm，所述第一耦合单元的耦合缝隙s1＝0.20mm，所述第二耦合单元的耦合缝隙s2＝0.10mm，所述第一耦合单元和第一耦合单元之间的耦合缝隙s3＝0.60mm，所述第一耦合单元的接地通孔的内直径r1＝0.20mm，所述第二耦合单元的接地通孔的内直径r2＝0.30mm，整个滤波器尺寸为16.00
×
9.00mm2。
[0058]
所述一种混合电磁耦合滤波器的中心频率为2.30
±
0.05ghz。
[0059]
所述输入馈线和输出馈线采用抽头馈线结构。其特点为馈线位置越靠近虚地，外部能量耦合到滤波器的能量越小。
[0060]
如图5测试结果图所示，一种混合电磁耦合滤波器中心频率为2.25ghz，滤波器3db带宽为5.6％。由混合电磁耦合及微带线谐波效应引起的传输零点分别为1.56ghz@73.61db，3.03ghz@60.67db。高频端从2.88ghz到10ghz范围谐波抑制均大于25db。
[0061]
以上所述，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技
术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。