基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器，该双环形滤波器由两个首尾级联的环形谐振器构成。通过两对3/4导波波长平行耦合线和一对1/4导波波长平行耦合线形成两个首尾级联耦合环，左右两对平行耦合线分别首尾级联在中间那一对平行耦合线的两端，从而保证两个环形谐振器均满足全波长耦合。该滤波器结构理论上在通带外可产生8个传输零点，由于输入输出采用源‑负载交叉耦合的形式，可以额外产生1个传输零点，故而实际上该滤波器结构在带外产生9个传输零点，从而有效地实现高阻带抑制。整体的电路结构可以实现21.2％的带宽以及宽阻带，结构简单，仅为单层结构，体积小，易于与其他平面电路集成使用。

All wavelength coupled dual loop filter based on parallel coupled line head and tail cascade

The utility model discloses a fully wavelength coupled double-loop filter based on the head-tail cascade of parallel coupling lines. The double-loop filter consists of two ring resonators cascaded at the head-tail. Two pairs of 3/4 guided wave parallel coupling lines and one pair of 1/4 guided wave parallel coupling lines are used to form two head-tail cascaded coupling loops, and the left and right pairs of parallel coupling lines are cascaded at the two ends of the middle pair of parallel coupling lines respectively, so as to ensure that the two ring resonators satisfy the full wavelength coupling. The filter structure can theoretically generate eight transmission zeros outside the passband. Since the input and output are in the form of source-load cross-coupling, an additional transmission zeros can be generated. In fact, the filter structure produces nine transmission zeros outside the passband, thus effectively realizing high stopband rejection. The overall circuit structure can achieve 21.2% bandwidth and wide stopband, simple structure, only a single-layer structure, small size, easy to integrate with other planar circuits.

【技术实现步骤摘要】
基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器
本技术属于微波毫米波混合平面集成电路，具体涉及一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器。
技术介绍
在现代无线电和移动通信系统中，微波电路正在朝着复杂且集成化发展，与此同时，滤波器在其中扮演着一个非常重要且必不可少的角色，由于平面结构的滤波器可以采用印刷电路技术进行制造，且其紧凑的结构、尺寸小和低成本制造，更加适用于商业化的应用，故而该类结构的滤波器受到广泛研究者们的青睐。此外，使用平行耦合线结构设计的滤波器有着结构设计简单，电路尺寸小和高性能的特点，故而引起了广泛研究者的兴趣。近年来，越来越多的研究者致力于高选择性和高阻带抑制的滤波器研究，然而，现有设计的环形滤波器结构存在的缺点有：(1)带外的抑制虽好，但带内的性能较差，通带边缘下降缓慢，带内选择性较差；(2)滤波器的通带较窄；(3)整个电路结构复杂、尺寸大，设计较为繁琐，且带外的抑制差，不彻底。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器，其结构简单且体积较小；提高了阻带抑制。本技术实施例提供一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器，包括：第一端口、第二端口，第一平行耦合线(3)、第二平行耦合线(4)、第三平行耦合线(5)；所述第一平行耦合线(3)包括第一耦合微带线和第二耦合微带线；所述第二平行耦合线(4)包括第三耦合微带线和第四耦合微带线；所述第三平行耦合线(5)包括第五耦合微带线和第六耦合微带线；所述第一耦合微带线连接所述第一端口；所述第六耦合微带线连接所述第二端口；所述第二耦合微带线与所述第三耦合微带线形成第一闭合环；所述第四耦合微带线与所述第五耦合微带线形成第二闭合环。进一步地，所述第一平行耦合线和所述第三平行耦合线的长度均为3/4导波波长；所述第二平行耦合线的长度为1/4导波波长。进一步地，所述第二耦合微带线和所述第五耦合微带线的宽度小于所述第三耦合微带线和所述第四耦合微带线的宽度。进一步地，所述第一端口和所述第二端口位于同一侧。进一步地，还包括：第一曲折微带线、第二曲折微带线；所述第一端口通过所述第一曲折微带线与所述第一耦合微带线的一端相连；所述第二端口通过所述第二曲折微带线与所述第三耦合微带线的一端相连。进一步地，所述滤波器为左右对称结构，对称中心线为所述第二平行耦合线的中心线。进一步地，所述第一平行耦合线为反弓形；所述第三平行耦合线为弓形。进一步地，所述第一平行耦合线和所述第三平行耦合线的耦合间隙相同均为0.15mm，所述第二平行耦合线的耦合间隙为0.42mm。进一步地，介质基板的介电常数为2.65，介质基板的高度为1mm。进一步地，所述第一耦合微带线、第二耦合微带线、第五耦合微带线和第六耦合微带线的宽度均为0.54mm，所述第三耦合微带线和第四耦合微带线宽度为1.05mm。上述实施例提供的滤波器仅由三段平行耦合线构成，相对于传统的边耦合双环谐振器结构简单且体积较小；全波耦合双环谐振器相对于传统的边耦合双环谐振器结构可以产生更多的传输零点，大大提高了阻带抑制；通过调节平行耦合线的长度、宽度、耦合间距可以轻易地改变带宽和传输零点的位置。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例的滤波器的俯视图。图2为本技术实施例的滤波器的理想电路模型示意图。图3为本技术实施例的滤波器的理想电路频率响应图。图4(a)为本技术实施例的滤波器在耦合系数k1变化的情况下的频率响应图。图4(b)为本技术实施例的滤波器在耦合系数k2变化的情况下的频率响应图。图5为本技术实施例的滤波器的仿真曲线图。图6为本技术实施例的滤波器在输入输出耦合长度变化的情况下的频率响应图。图7为本技术实施例的滤波器在第二、第五耦合微带线宽度变化的情况下的频率响应图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。图1为本技术一个实施例提供的基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器的结构示意图。本实施例中，滤波器包括：第一平行耦合线3、第二平行耦合线4、第三平行耦合线5；第一平行耦合线和第三平行耦合线的长度均为3/4导波波长；第二平行耦合线的长度为1/4导波波长。第一平行耦合线3包括第一耦合微带线和第二耦合微带线；第二平行耦合线4包括第三耦合微带线和第四耦合微带线；第三平行耦合线5包括第五耦合微带线和第六耦合微带线。第二耦合微带线与第三耦合微带线形成第一闭合环；第四耦合微带线与第五耦合微带线形成第二闭合环。第二耦合微带线和第五耦合微带线的宽度小于第三耦合微带线和第四耦合微带线的宽度。第一平行耦合线为反弓形；第三平行耦合线为弓形。第一端口和第二端口位于同一侧。第一耦合微带线连接所述第一端口；第六耦合微带线连接所述第二端口；第一端口通过所述第一曲折微带线与第一耦合微带线的一端相连；第二端口通过第二曲折微带线与第三耦合微带线的一端相连。图1中，三对平行耦合线相互级联，共形成两个全波耦合闭合环，通过调节平行耦合线的宽度，耦合间隙等，从而改变平行耦合线的耦合系数，可以轻易地调节零点的位置。整个电路为左右对称结构，对称中心线为所述第二平行耦合线的中心线，其尺寸为38mm*26.44mm*1mm，介质基板的介电常数为2.65，厚度为1mm。图1中微带线1，2的长度为18mm，宽度为2.7mm，第一平行耦合线3和第三平行耦合线5所包含的第一耦合微带线、第二耦合微带线、第五耦合微带线和第六耦合微带线的宽度均为0.54mm，耦合间距均为0.15mm，长度均为78.3mm，第二平行耦合线4所包含的第三耦合微带线和第四耦合微带线的宽度为1.05mm，耦合间距为0.42mm，长度均25.6mm。图2是所述平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器的理想电路图，其中，θ代表第二平行耦合线的电长度，Z0e2和Z0o2表示第二平行耦合线的奇偶模特性阻抗，第一平行耦合线3和第三平行耦合线5的电长度为3θ，其奇偶模特性阻抗分别为Z0e1和Z0o1。采用阻抗网络矩阵的方法分析该电路，我们可以获得各端口的电压电流情况：V2＝V5，I2＝-I5，V3＝V8，I3＝-I8，V6＝V9，I6＝-I9，V7＝V12，I7＝-I12，以及I4＝I11＝0，[Z]a代表第一平行耦合线3和第三平行耦合线5的阻抗矩阵，[Z]b定义为第一平行耦合线2的阻抗矩阵。由此，我们可以计算得整个理想电路的阻抗矩阵为：其中根据阻抗矩阵与S参数的关系，我们可以得到传输系数S21的表达式：通过令S21＝0,我们可以获得8个传输零点的表达式如下：ftz1＝0(10)ftz8＝2f0(17)其中，F＝4Z0e1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器，包括：第一端口、第二端口，第一平行耦合线(3)、第二平行耦合线(4)、第三平行耦合线(5)；所述第一平行耦合线(3)包括第一耦合微带线和第二耦合微带线；所述第二平行耦合线(4)包括第三耦合微带线和第四耦合微带线；所述第三平行耦合线(5)包括第五耦合微带线和第六耦合微带线；所述第一耦合微带线连接所述第一端口；所述第六耦合微带线连接所述第二端口；其特征在于：所述第二耦合微带线与所述第三耦合微带线形成第一闭合环；所述第四耦合微带线与所述第五耦合微带线形成第二闭合环。

【技术特征摘要】
1.一种基于平行耦合线首尾级联的全波长耦合双环形滤波器，包括：第一端口、第二端口，第一平行耦合线(3)、第二平行耦合线(4)、第三平行耦合线(5)；所述第一平行耦合线(3)包括第一耦合微带线和第二耦合微带线；所述第二平行耦合线(4)包括第三耦合微带线和第四耦合微带线；所述第三平行耦合线(5)包括第五耦合微带线和第六耦合微带线；所述第一耦合微带线连接所述第一端口；所述第六耦合微带线连接所述第二端口；其特征在于：所述第二耦合微带线与所述第三耦合微带线形成第一闭合环；所述第四耦合微带线与所述第五耦合微带线形成第二闭合环。2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一平行耦合线(3)和所述第三平行耦合线(5)的长度均为3/4导波波长；所述第二平行耦合线(4)的长度为1/4导波波长。3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第二耦合微带线和所述第五耦合微带线的宽度小于所述第三耦合微带线和所述第四耦合微带线的宽度。4.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第一端口和所述第二端口位于同一侧。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐开达，张风雨，叶龙芳，刘颜回，柳清伙，
申请(专利权)人：厦门大学，厦门大学深圳研究院，
类型：新型
国别省市：福建,35