基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器及其设计方法技术

本发明专利技术提供一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器及其设计方法，包括上至下依次排布的微带片状单元、基板和金属地层；微带片状单元包括直角三角微带贴片单元和半波长谐振器；直角三角微带贴片单元包括相互耦合级联的直角三角贴片A1、A2，还包括嵌入在每一直角三角贴片的直角边上的微带馈线B1、B2、B3、B4，在四条微带馈线上相应地连接有第一四分之一波长开路短截线C1、第二四分之一波长开路短截线C2、第三四分之一波长开路短截线C3、第四四分之一波长开路短截线C4；第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2级联，在第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2之间加载一个半波长谐振器。

【技术实现步骤摘要】
基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器及其设计方法
本专利技术涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器及其设计方法。
技术介绍
随着无线通信技术快速发展，以及人们对通信质量的要求逐渐提高，越来越多的学者和研究人员将目光聚焦在了无线通信设备的研究上。微波滤波器作为一种频率选择性的无源器件，能抑制各类噪声和无用信号，保留有效的信号，在无线通信系统中扮演着重要的角色，其性能的优劣将直接影响通信系统质量的好坏。然而，在噪声较大的环境下，普通滤波器容易受到干扰，很难满足基本的通信系统要求。为了更好的实现对噪声的抑制，越来越多人选择平衡电路，因为它对噪声有比较好的免疫力。而将传统的单端电路用于平衡电路上，需要加巴伦器件，这将增加电路的尺寸，所以，差分平衡滤波器可以很好的完成电路的集成化和小型化。目前，平衡带通滤波器可以通过多种方式来实现，比如半波长谐振器、阶跃阻抗谐振器(SIR)、双面平行带线结构(DSPSL)、分支线等等。但它们都是基于微带的线型结构，当工作频率提高时，电路尺寸将变得很小，对加工精度要求高，造价成本高，而且其性能不如低频好。而传统的金属波导器件由于其体积大，加工工艺和调试过程复杂，从而导致了应用系统造价昂贵，维护困难。贴片结构具有结构简单、易加工成型、成本低、有较强的机械结构性能和较好的高频特性等特点，被广泛应用于设计无线通信系统中的天线、滤波器和耦合器等器件。除此之外，因片状单元独有的大尺寸特性能够很好地克服毫米波器件电路尺寸过小，对加工精度、成本方面的要求较高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种电路结构简单、频率选择性好的基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器。本专利技术的又一目的在于提供一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器的设计方法。为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，包括上至下依次排布的微带片状单元、基板和金属地层；所述微带片状单元包括直角三角微带贴片单元和半波长谐振器；所述直角三角微带贴片单元包括相互耦合级联的第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2，还包括嵌入在每一直角三角贴片的直角边上的第一微带馈线B1、第二微带馈线B2、第三微带馈线B3、第四微带馈线B4，在四条微带馈线上相应地连接有第一四分之一波长开路短截线C1、第二四分之一波长开路短截线C2、第三四分之一波长开路短截线C3、第四四分之一波长开路短截线C4；所述第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2级联，在第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2之间加载一个半波长谐振器。优选地，所述微带片状单元采用微带工艺固定基板，所述基板是由介质材料构成。优选地，所述基板的厚度为0.813mm。优选地，所述基板的介质材料的介电常数是3.38。优选地，所述基板由Rogers4003C的介质材料构成。优选地，所述金属地层为铺满良导体的金属地层。一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器的设计方法，包括以下步骤：S1：根据中心频率，基板的介电常数，计算直角三角贴片的初始斜边长，以及波长谐振器和四分之一波长短截线的初始长度；S2：确定微带馈线在直角三角贴片上的位置以满足输入/输出端口间的阻抗匹配；S3：微调直角三角贴片和半波长谐振器之间的间隙，实现所需的耦合因数，进而得到最优的阻抗匹配。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提出了一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，其具有良好的差模选择性和共模抑制性，非常适合于卫星通信等无线通信系统的应用；通过调节三角贴片谐振器和半波长谐振器的尺寸，可以改变工作频率；b、结构简单、性能优越、易于与其它电路集成；c、使用微带贴片结构，有较强的机械结构性能，低剖面、低成本，易于加工。附图说明图1为本专利技术实施例侧面结构示意图；图2为本专利技术实施例第一层上层微带整体结构示意图；图3为本专利技术实施例的仿真和测试的频率响应结果对比图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1-2所示，一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，包括上至下依次排布的微带片状单元101、基板102和金属地层103；所述微带片状单元101包括直角三角微带贴片单元201和半波长谐振器202；所述直角三角微带贴片单元201包括相互耦合级联的第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2，还包括嵌入在每一直角三角贴片的直角边上的第一微带馈线B1、第二微带馈线B2、第三微带馈线B3、第四微带馈线B4，在四条微带馈线上相应地连接有第一四分之一波长开路短截线C1、第二四分之一波长开路短截线C2、第三四分之一波长开路短截线C3、第四四分之一波长开路短截线C4；所述第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2级联，在第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2之间加载一个半波长谐振器202。其中，四条微带线(B1、B2、B3、B4)的形状和大小均一致，均为宽w0，末端距离三角贴片的直角顶点距离为s，嵌入深度为ls，嵌入宽度为ws，四条四分之一波长开路短截线(C1、C2、C3、C4)的形状和大小均一致，均为长为l1、宽为w1的矩形，且距离三角贴片直角边的距离为h。两个耦合级联的直角三角贴片(A1、A2)的中间加载一个半波长谐振器202，通过缝隙耦合方式进行级联；三角贴片(A1、A2)的斜边长为a，半波长谐振器202的长度为l2，宽度为w2，两三角贴片之间的耦合间隙为g。微带片状单元101采用微带工艺固定基板102，所述基板102是由介质材料构成；基板102的厚度为0.813mm；基板102的介质材料的介电常数是3.38；基板102由Rogers4003C的介质材料构成；金属地层103为铺满良导体的金属地层。上述各电路参数为：w0＝2mm，w1＝0.4mm，l1＝5.2mm，w2＝0.3mm，l2＝9.1mm，ws＝0.1mm，ls＝1.3mm，g＝0.6mm，a＝7.6mm，h＝3.1mm，s＝3.3mm。一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器的设计方法，包括以下步骤：S1：根据中心频率，基板的介电常数，计算直角三角贴片的初始斜边长，以及波长谐振器和四分之一波长短截线的初始长度；S2：确定微带馈线在直角三角贴片上的位置以满足输入/输出端口间的阻抗匹配；S3：微调直角三角贴片和半波长谐振器之间的间隙，实现所需的耦合因数，进而得到最优的阻抗匹配。如图3所示(本专利技术实施例的仿真和测量的频率响应结果对比图)，本专利技术实施例实现了基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，实测结果中，中心频率为10GHz，在差模响应下的插损为2.35dB，3dB相对带宽为6％，带外抑制在20GHz以内均达到20dB以下。在共模响应下，共模抑制在20GHz以内达到15dB以下，而通带内达到26dB以下，上述所有结果均在基板材料为Rogers4003C，介电常数为3.38，基板厚度为0.813mm的真实环境下通过矢量网络分析仪测得。通过以上仿真和测试对比图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，其特征在于，包括上至下依次排布的微带片状单元(101)、基板(102)和金属地层(103)；所述微带片状单元(101)包括直角三角微带贴片单元(201)和半波长谐振器(202)；所述直角三角微带贴片单元(201)包括相互耦合级联的第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2，还包括嵌入在每一直角三角贴片的直角边上的第一微带馈线B1、第二微带馈线B2、第三微带馈线B3、第四微带馈线B4，在四条微带馈线上相应地连接有第一四分之一波长开路短截线C1、第二四分之一波长开路短截线C2、第三四分之一波长开路短截线C3、第四四分之一波长开路短截线C4；所述第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2级联，在第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2之间加载一个半波长谐振器(202)。

【技术特征摘要】
1.一种基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，其特征在于，包括上至下依次排布的微带片状单元(101)、基板(102)和金属地层(103)；所述微带片状单元(101)包括直角三角微带贴片单元(201)和半波长谐振器(202)；所述直角三角微带贴片单元(201)包括相互耦合级联的第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2，还包括嵌入在每一直角三角贴片的直角边上的第一微带馈线B1、第二微带馈线B2、第三微带馈线B3、第四微带馈线B4，在四条微带馈线上相应地连接有第一四分之一波长开路短截线C1、第二四分之一波长开路短截线C2、第三四分之一波长开路短截线C3、第四四分之一波长开路短截线C4；所述第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2级联，在第一直角三角贴片A1和第二直角三角贴片A2之间加载一个半波长谐振器(202)。2.根据权利要求1所述的基于直角三角形贴片结构的平衡带通滤波器，其特征在于，所述微带片状单元(101)采用微带工艺固定基板(102)，所述基板(102)是由介质材料构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少勇，吴镕涛，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44