专利摘要

本发明公开了一种基于多模谐振器的多通带滤波器，主要解决多通带滤波器尺寸大、性能不佳的问题。其包括微带介质基板(1)，金属接地板(2)，谐振器(3)，输入输出馈线(4)。该谐振器(3)由交错放置的两个相同的五模谐振器组成，每个五模谐振器由短路枝节(31)、开路枝节(32)、U形微带线(33)、凸形环(34)和L形开路枝节(35，36)构成。凸形环(34)的对称中心与U形微带线的对称中心重合，其顶端与U形微带线的底端相连；L形开路枝节也连接在U形微带线的底端上。输入输出馈线(4)由一对准叉指型耦合馈线组成。本发明能减小多通带滤波器的尺寸，降低设计复杂度，改善通带选择性，可用于无线通信系统。

权利要求

1.一种基于多模谐振器的多通带滤波器，包括微带介质基板(1)，金属接地板(2)，谐振器(3)，输入输出馈线(4)，金属接地板上设有接地孔(5)，其特征在于：

所述输入输出馈线(4)，其由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括两个叉指枝节(41，42)和一段50欧姆微带线(43)；叉指枝节(41，42)平行连接在50欧姆微带线(43)的同一端；

所述谐振器(3)，其由交错放置的两个相同的四模谐振器组成，每个四模谐振器由短路枝节(31)、开路枝节(32)、U形微带线(33)和一个凸形环(34)构成；短路枝节(31)位于凸型环(34)内侧的U形微带线对称中心，开路枝节(32)位于凸型环(34)外侧的U形微带线对称中心；U形微带线(33)的上端A平行置于叉指枝节(41，42)之间，下端B平行置于馈线(4)内侧；凸形环(34)的对称中心与U形微带线(33)的对称中心重合，凸形环(34)的顶端与U形微带线的底端C相连。

2.根据权利要求1所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，叉指枝节(41，42)的长为13mm，宽为0.76mm，两个叉指枝节(41，42)之间的距离为1.48mm；50欧姆微带线(43)的长为6mm，宽为3mm。

3.根据权利要求1所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，短路枝节(31)的长为4.1mm，宽为0.5mm；开路枝节(32)的长为7.0mm，宽为1.5mm。

4.根据权利要求1所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，U形微带线(33)的上端A平行于馈线(4)，其长为13mm，宽为1.0mm；U形微带线(33)的下端B平行于馈线(4)，其长为13mm，宽为1.0mm；U形微带线(33)的底端C垂直于馈线(4)，其长为16.5mm，宽为1.0mm；U形微带线(33)的总长度为42.5mm；U形微带线(33)上端A与叉指枝节(41，42)的距离为0.24mm，其与50欧姆微带线(43)的距离为2.5mm。

5.根据权利要求1所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，凸形环(34)由上下三条平行线和上下两对垂直线相互连接组成，其中上平行线L₁的长为2.5mm，宽为1mm；下平行线L₅的长为12.5mm，宽为0.5mm；中间平行线L₃的长为L₅-L₁，宽为0.5mm；两条上垂直线L₂的长都为3mm，宽都为0.5mm；两条下垂直线L₄的长都为2.5mm，宽都为0.5mm；所述两条上垂直线L₂与U形微带线(33)相连。

6.一种基于多模谐振器的多通带滤波器，包括微带介质基板(1)，金属接地板(2)，谐振器(3)，输入输出馈线(4)，金属接地板上设有接地孔(5)，其特征在于：

所述输入输出馈线(4)，其由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括两个叉指枝节(41，42)和一段50欧姆微带线(43)；叉指枝节(41，42)平行连接在50欧姆微带线(43)的同一端；

所述谐振器(3)，其由交错放置的两个相同的五模谐振器组成，每个五模谐振器由短路枝节(31)、开路枝节(32)、U形微带线(33)、一个凸形环(34)和两个L形开路枝节(35，36)构成；短路枝节(31)位于凸型环(34)内侧的U形微带线对称中心，开路枝节(32)位于凸型环(34)外侧的U形微带线对称中心；U形微带线(33)的上端A平行置于叉指枝节(41，42)之间，下端B平行置于馈线(4)内侧；凸形环(34)的对称中心与U形微带线(33)的对称中心重合，凸形环(34)的顶端与U形微带线的底端C相连；两个L形开路枝节(35，36)对称连接在U形微带线(33)的底端C上。

7.根据权利要求6所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，L形开路枝节(35，36)平行于U形微带线(33)底端部分的长为5.75mm，宽为0.4mm；L形开路枝节(35，36)垂直于U形微带线(33)底端部分与U形微带线(33)对称中心的距离为2.5mm，其长为2.25mm，宽为0.4mm。

8.根据权利要求6所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，短路枝节(31)的长为4.1mm，宽为0.7mm；开路枝节(32)的长为4.5mm，宽为1mm。

9.根据权利要求6所述的基于多模谐振器的多通带滤波器，其特征在于，凸形环(34)由上下三条平行线和上下两对垂直线相互连接组成，其中上平行线L₁的长为4.2mm，宽为1mm；下平行线L₅的长为9.8mm，宽为1mm；中间平行线L₃的长为L₅-L₁，宽为0.2mm；两条上垂直线L₂的长都为3mm，宽都为0.2mm；两条下垂直线L₄的长都为3mm，宽都为0.2mm；所述两条上垂直线L₂与U形微带线(33)相连。

说明书

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，特别涉及一种微带多通带滤波器的设计，可用于无线通信系统射频前端。

背景技术

微波滤波器是通信系统、雷达系统、测量系统等不可缺少的重要组成部分，因此，微波滤波器一直是无线通信系统研究的重点和热点。现代无线通信系统要求射频器件工作在多个分离的频段以满足用一个多模终端来实现不同业务的需求，通过一个波束发射多个不连续信道的频率信号。这就需要使用多通带滤波器来抑制杂散的噪声信号。过去，为了实现多频段通信，每一个频段都需要独立的滤波器，这使得整个系统体积和功耗较大，成本较高。若将射频前端的滤波器设计成多频段形式，可以大大降低系统的体积、成本及功耗，增强其可靠性，促进通信系统向小型化、高集成度发展。

为了满足这种需求，很多研究工作致力于多通带滤波器的设计，2010年5月Cheng，C.-M.等人在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS期刊上发表了采用缺陷地结构实现的四通带滤波器，然而缺陷地结构会使滤波器在进行封装时接地板信号的完整性受到影响；2011年4月Hung-Wei，W.and Y.Ru-Yuan在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS期刊上发表了采用非对称的阶梯阻抗谐振器实现的四通带滤波器，但是由于其设计使用了较多的谐振器使得电路的尺寸变得较大；2012年7月Chi-Feng Chen在IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS期刊上发表了基于三模枝节负载阶梯阻抗谐振器的五频滤波器，但是该滤波器插入损耗过大，影响其应用；2013年9月J.Xu等人在IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES期刊上发表了采用开路枝节加载的阶梯阻抗谐振器设计的多个多通带滤波器，但是滤波器通带的选择性不能让人满意。

发明内容

本发明目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于多模谐振器的多通带滤波器，以减小滤波器的体积，提高滤波器的性能。

为实现上述目的，本发明给出如下两种技术方案：

技术方案一：

一种基于多模谐振器的多通带滤波器，包括微带介质基板1，金属接地板2，谐振器3，输入输出馈线4，金属接地板上设有接地孔5，其特征在于：

所述输入输出馈线4，其由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括两个叉指枝节41，42和一段50欧姆微带线43；叉指枝节41，42平行连接在50欧姆微带线43的同一端；

所述谐振器3，其由交错放置的两个相同的四模谐振器组成，每个四模谐振器由短路枝节31、开路枝节32、U形微带线33和一个凸形环34构成；短路枝节31位于凸型环34内侧的U形微带线对称中心，开路枝节32位于凸型环34外侧的U形微带线对称中心；U形微带线33的上端A平行置于叉指枝节41，42之间，下端B平行置于馈线4内侧；凸形环34的对称中心与U形微带线33的对称中心重合，凸形环34的顶端与U形微带线的底端C相连。

技术方案二：

一种基于多模谐振器的多通带滤波器，包括微带介质基板1，金属接地板2，谐振器3，输入输出馈线4，金属接地板上设有接地孔5，其特征在于：

所述输入输出馈线4，其由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括两个叉指枝节41，42和一段50欧姆微带线43；叉指枝节41，42平行连接在50欧姆微带线43的同一端；

所述谐振器3，其由交错放置的两个相同的五模谐振器组成，每个五模谐振器由短路枝节31、开路枝节32、U形微带线33、一个凸形环34和两个L形开路枝节35，36构成；短路枝节31位于凸型环34内侧的U形微带线对称中心，开路枝节32位于凸型环34外侧的U形微带线对称中心；U形微带线33的上端A平行置于叉指枝节41，42之间，下端B平行置于馈线4内侧；凸形环34的对称中心与U形微带线33的对称中心重合，凸形环34的顶端与U形微带线的底端C相连；两个L形开路枝节35，36对称连接在U形微带线33的底端C上。

本发明具有以下优点：

1.本发明由于采用多模谐振器进行设计，使得每个滤波器只用两个相同的谐振器就能实现多通带响应，减小了滤波器的整体尺寸，同时也简化了设计的复杂度。

2.本发明由于采用了枝节加载形式的多模谐振器，使得每个谐振模式的频率都可以独立控制，增加了设计的灵活性和自由度，并且容易实现从四模到五模的转变。

3.本发明由于采用准叉指型馈线进行能量的输入输出，使得在每个通带的两侧都可以形成传输零点，在不增加额外代价的基础上改善了带外特性，使得每个通带都有较好的选择性。

4.本发明由于采用了完整的金属接地板，不会在进行滤波器的封装时影响接地板信号的完整性。

附图说明

图1为本发明的第一实施例结构图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明的第二实施例结构图；

图4为图3的侧视图；

图5为对本发明第一实施例的传输特性|S21|和回波损耗|S11|仿真及测试曲线图；

图6为对本发明第二实施例的传输特性|S21|和回波损耗|S11|仿真及测试曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：

第一实施例：设计尺寸为27.5mm×23mm的四通带滤波器。

参照图1和图2，本发明的四通带带通滤波器主要由微带介质基板1，金属接地板2，谐振器3，输入输出馈线4，接地孔5组成。其中：

微带介质基板1采用介电常数为2.2，厚度为1.0mm的双面覆铜板，双面覆铜板下面为金属接地板2，双面覆铜板的上面为四模谐振器3，输入输出馈线4和接地孔5。其中：

所述输入输出馈线4由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括2个叉指枝节41，42和一段50欧姆微带线43；叉指枝节41，42平行连接在50欧姆微带线43的同一端；该对叉指枝节41，42的长为13mm，宽为0.76mm，这两个叉指枝节41，42之间的距离为1.48mm；50欧姆微带线43的长为6mm，宽为3mm。

所述谐振器3，其由交错放置的两个相同的四模谐振器组成。每个四模谐振器由短路枝节31，开路枝节32，U形微带线33和一个凸形环34构成；短路枝节31位于凸型环34内侧的U形微带线对称中心，短路枝节31的长为4.1mm，宽为0.5mm；开路枝节32位于凸型环34外侧的U形微带线对称中心，开路枝节32的长为7mm，宽为1.5mm；U形微带线33的上端A平行置于叉指枝节41，42之间；凸形环34的对称中心与U形微带线33的对称中心重合，凸形环34的顶端与U形微带线33的底端C相连。

所述U形微带线33，其上端A平行于馈线4，且长为13mm，宽为1.0mm，其下端B平行于馈线4，且长为13mm，宽为1.0mm，其底端C垂直于馈线4，且长为16.5mm，宽为1.0mm；该U形微带线33的总长度为42.5mm，其上端A与叉指枝节41，42的距离为0.24mm，其上端A与50欧姆微带线(43)的距离为2.5mm。

所述凸形环34，由上、下三条平行线和上、下两对垂直线相互连接组成，其中上平行线L₁的长为2.5mm，宽为1mm；下平行线L₅的长为12.5mm，宽为0.5mm；中间平行线L₃的长为L₅-L₁，宽为0.5mm；两条上垂直线L₂的长都为3mm，宽都为0.5mm；两条下垂直线L₄的长都为2.5mm，宽都为0.5mm；所述两条上垂直线L₂与U形微带线33相连。

所述接地孔5为半径为0.25mm的金属化过孔。

第二实施例：设计尺寸为29mm×22.9mm的五通带滤波器。

参照图3和图4，本发明的五通带带通滤波器主要由微带介质基板1，金属接地板2，谐振器3，输入输出馈线4，接地孔5组成。其中：

微带介质基板1采用介电常数为2.2，厚度为1.0mm的双面覆铜板，双面覆铜板下面为金属接地板2，双面覆铜板的上面为五模谐振器3，输入输出馈线4和接地孔5。其中：

所述输入输出馈线4，由一对准叉指型耦合馈线组成，每条馈线包括2个叉指枝节41，42和一段50欧姆微带线43；叉指枝节41，42平行连接在50欧姆微带线43的同一端；叉指枝节41，42的长为13mm，宽为0.76mm，两个叉指枝节41，42之间的距离为1.48mm；50欧姆微带线43的长为7mm，宽为3mm。

所述谐振器3，其由交错放置的两个相同的五模谐振器组成，每个五模谐振器由短路枝节31、开路枝节32、U形微带线33、一个凸形环34和两个L形开路枝节35，36构成；短路枝节31位于凸型环34内侧的U形微带线对称中心，短路枝节31的长为4.1mm，宽为0.5mm；开路枝节32位于凸型环34外侧的U形微带线对称中心，开路枝节32的长为7mm，宽为1.5mm；U形微带线33的上端A平行置于叉指枝节41，42之间，下端B平行置于馈线4内侧；凸形环34的对称中心与U形微带线33的对称中心重合，凸形环34的顶端与U形微带线的底端C相连；两个L形开路枝节35，36对称连接在U形微带线33的底端C上。

所述U形微带线33，其上端A平行于馈线4，且其长为13mm，宽为1.0mm，其下端B平行于馈线4，且长为13mm，宽为1.0mm，其底端C垂直于馈线4，且长为16.5mm，宽为1.0mm；该U形微带线33的总长度为42.5mm，且U形微带线33上端A与叉指枝节41，42的距离为0.24mm。

所述L形开路枝节35，36，其平行于U形微带线33底端部分的长为5.75mm，宽为0.4mm；其垂直于U形微带线33底端部分与U形微带线(33)对称中心的距离为2.5mm，其长为2.25mm，宽为0.4mm。

所述凸形环34，由上下三条平行线和上下两对垂直线相互连接组成，其中上平行线L₁的长为4.2mm，宽为1mm；下平行线L₅的长为9.8mm，宽为1mm；中间平行线L₃的长为L₅-L₁，宽为0.2mm；两条上垂直线L₂的长都为3mm，宽都为0.2mm；两条下垂直线L₄的长都为3mm，宽都为0.2mm；所述两条上垂直线L₂与U形微带线33相连。

所述接地孔5为半径为0.25mm的金属化过孔。

本发明的效果可通过以下仿真和测试实验进一步说明：

仿真1.在三维电磁仿真软件HFSS中对本发明第一实施例进行仿真，得到的四通带滤波器响应曲线图如图5虚线所示。

仿真2.在三维电磁仿真软件HFSS中对本发明第二实施例进行仿真，得到的五通带滤波器响应曲线图如图6虚线所示。

测试1.利用矢量网络分析仪对加工出来的四通带滤波器进行测试，得到的四通带滤波器响应曲线图如图5实线所示。

测试2.利用矢量网络分析仪对加工出来的五通带滤波器进行了测试，得到的五通带滤波器响应曲线图如图6实线所示。

从图5的四通带滤波器的响应曲线图可以看出，第一实施例的四通带滤波器在1.57GHz、2.5GHz、3.5GHz、5.2GHz处各形成了一个通带，各通带内插入损耗分别为1.0dB、0.33dB、1.33dB、1.9dB，带内回波损耗均可以达到20dB以上，且在每个通带两侧各有一个传输零点，使每个通带都有良好的选择性。

从图6的五通带滤波器的响应曲线图可以看出，第二实施例的五通带滤波器在1.57GHz、2.5GHz、3.5GHz、5.2GHz、5.9GHz处各形成了一个通带，各通带内插入损耗分别为1.0dB、0.4dB、1.1dB、1.6dB、1.9dB，带内回波损耗均可以达到16dB以上，且在每个通带两侧各有一个传输零点，使每个通带都有良好的选择性。

上述的实例是本发明的优选实施例，并不构成对本发明的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

基于多模谐振器的多通带滤波器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。