基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，包括单通带带通滤波器、双通带带通滤波器、无反射滤波器的输入端口、接地面、介质基板、金属化通孔、贴片电阻、无反射滤波器的输出端口和双通带带通滤波器的输出端口；以减少滤波器射频信号的反射为设计出发点，通过双工器的原理，利用具有连续频带的单通带带通滤波器和双通带带通滤波器组成双工器，在双通带带通滤波器的输出端口连接50Ω匹配电阻，实现无反射滤波器。本发明专利技术结构简单，加工容易，并且成本低，重量轻，为无线通信的收发系统前端设计提供了新的技术方案，拓展了微波无源电路的应用。

【技术实现步骤摘要】
基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器
本专利技术涉及一种无反射滤波器，特别是一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器。
技术介绍
滤波器是无线通信收发系统中必不可少的微波设备。对于传统的带通滤波器，为了实现频率选择性，能量被不同程度的反射，给射频前端带来了大量不需要的非线性元素，使放大器工作在非线性区域，同时使转换链中的互调产物增加。为了减少射频信号的反射，可以利用前馈消除，添加无源环形器和隔离器等方法，但是要以牺牲尺寸和体积为代价。这些年来，无反射滤波器正在逐渐成为一种可行的替代方案。无反射滤波器分为带阻和带通无反射滤波器两大类，其中无反射带阻滤波器的数量占绝大多数，对无反射带阻滤波器，又可以分为集总元件和微带线两种形式，对此做简单的介绍：集总元件形式的无反射带阻滤波器主要由声波谐振器和集总元件适当组合构成，反射负载由N个相同的级联声波集总元件谐振器和N个静态阻抗逆变器组成，通过增加反射负载中声波集总元件谐振器的数量，可以方便地放大阻带带宽；微带线形式的无反射带阻滤波器利用Kuroda规则，使用四分之一波长和半波长的开路短截线来代替集总元件谐振器。对无反射带通滤波器，实现方法主要分为两大类：一种方法是由并行级联配置的全通网络实现无反射带通滤波器，但是要求其中两个不同的全通滤波器的传递函数保持对称性，并且在输入端使用宽带耦合器以改善阻带带宽；另外一种方法是基于横向信号干扰原理，然而，由于特性阻抗设计方程的限制无反射带通滤波器的带宽被约束在一个较小范围内。由上述可知，尽管无反射带通滤波器有良好的应用前景，但是尚无高选择性窄带无反射滤波器的相关报道。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，能在一定频带内减少射频信号的反射。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，包括单通带带通滤波器、双通带带通滤波器、无反射滤波器的输入端口、接地面、介质基板、金属化通孔、贴片电阻、无反射滤波器的输出端口和双通带带通滤波器的输出端口；介质基板的上表面印制单通带带通滤波器、双通带带通滤波器、无反射滤波器的输入端口、无反射滤波器的输出端口和双通带带通滤波器的输出端口，介质基板的下表面印制一层金属铜皮，作为微带线的接地面；所述单通带带通滤波器由短路短截线、开路短截线、开路耦合线和第一微带传输线组成，短路短截线和开路短截线连接在开路耦合线的相邻端口，进行能量的传输，相邻两个端口分别通过两条第一微带传输线与无反射滤波器的输入端口、无反射滤波器的输出端口连接；所述双通带带通滤波器使用T型结构，信号在双通带带通滤波器传输时有两条路径，对于第一条路径，两个开路耦合线连接在两个第二微带传输线的中心，开路短截线位于两个开路耦合线的中心；对于第二条路径，一个短路短截线连接在第三微带传输线的中心，双通带带通滤波器的输出端口通过贴片电阻与介质基板上的接地金属化通孔相连，所述贴片电阻设置在介质基板的上表面，单通带带通滤波器和双通带带通滤波器通过无反射滤波器的输入端口连接在一起。进一步的，单通带带通滤波器和双通带带通滤波器中均包含接地金属化通孔，且由于线宽的不同，所包含接地金属化通孔个数不同，其中双通带带通滤波器的输出端口通过贴片电阻与介质基板上的9个接地金属化通孔相连，短路短截线与介质基板上的4个接地金属化通孔相连，短路短截线与介质基板上的2个接地金属化通孔相连。进一步的，金属化通孔的直径为0.4mm-0.6mm，金属化通孔的间距为0.3mm-0.5mm，金属化通孔距边距离为0.1mm-0.2mm。进一步的，第一微带传输线特性阻抗为65Ω，第二微带传输线特性阻抗为153Ω，第三微带传输线特性阻抗为50Ω。介质基板的介电常数为2.2、2.23、2.55或2.65。介质基板的厚度为0.5mm、0.8mm、1.0mm或1.5mm。介质基板的材料为国产聚四氟乙烯，其介电常数为2.65，厚度为1.0mm本专利技术与现有专利技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术的基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器设计方法简单灵活；(2)本专利技术的基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器可实现较宽范围的带宽变化；(3)本专利技术的基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器可增加传输零点的个数。下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器的工作原理图。图2为基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器的俯视图。图3为基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器的仰视图。图4为基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器的仿真与测试S参数特性对比图。图5为基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器的仿真与测试群延迟特性对比图。具体实施方式本专利技术的基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器工作原理如图1所示，包含单通带带通滤波器1、双通带带通滤波器2、无反射滤波器的输入端口3、接地面4、介质基板5、金属化通孔6、贴片电阻7、无反射滤波器的输出端口8和双通带带通滤波器的输出端口9。频带连续的单通带带通滤波器和双通带带通滤波器通过无反射滤波器的输入端口3连接在一起，单通带带通滤波器工作时，双通带带通滤波器处于阻带；双通带带通滤波器工作时，单通带带通滤波器处于阻带，构成了双工器。在双通带带通滤波器的输出端口接50Ω的接地贴片电阻，那么从输入端口传输到双通带带通滤波器的能量被50Ω的接地贴片电阻吸收而不会被反射，因此成为无反射滤波器。要设计高选择性的无反射窄带带通滤波器，需要相应的单频带高选择性窄带带通滤波器。相比其他单通带带通滤波器，开路/短路双谐振器构成的带通滤波器有选择性好，结构简单的优点，因此本专利技术中选用这种单通带带通滤波器，为了减小电路面积，可以把开路/短路双谐振器中的短路短截线、开路短截线以及开路耦合线进行适当的折叠。使用T型结构的双通带带通滤波器，其通带带宽可由开路耦合线的耦合系数调节，方便与单通带带通滤波器构成双工器。结合图2和图3，本专利技术的基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，包括单通带带通滤波器1、双通带带通滤波器2、无反射滤波器的输入端口3、接地面4、介质基板5、金属化通孔6、贴片电阻7、无反射滤波器的输出端口8和双通带带通滤波器的输出端口9。介质基板5的上表面印制单通带带通滤波器1、双通带带通滤波器2、无反射滤波器的输入端口3、无反射滤波器的输出端口8和双通带带通滤波器的输出端口9，介质基板的下表面印制一层金属铜皮，作为微带线的接地面4，所述单通带带通滤波器1由短路短截线1-1、开路短截线1-2、开路耦合线1-3和特性阻抗为65Ω的第一微带传输线1-4组成，短路短截线1-1和开路短截线1-2连接在开路耦合线1-3的相邻端口，进行能量的传输，相邻两个端口分别通过两条特性阻抗为65Ω的第一微带传输线1-4与无反射滤波器的输入端口3、无反射滤波器的输出端口8连接；所述双通带带通滤波器2使用T型结构，信号在双通带带通滤波器2传输时有两条路径，对于第一条路径，两个开路耦合线2-1连接在两个特性阻抗为153Ω的第二微带传输线2-4的中心，开路短截线2-2位于两个开路耦合线2-1的中心，对于第二条路径，一个短路短截线2-3连接在特性阻抗为50Ω的第三微带传输线2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，其特征在于，包括单通带带通滤波器(1)、双通带带通滤波器(2)、无反射滤波器的输入端口(3)、接地面(4)、介质基板(5)、金属化通孔(6)、贴片电阻(7)、无反射滤波器的输出端口(8)和双通带带通滤波器的输出端口(9)；介质基板(5)的上表面印制单通带带通滤波器(1)、双通带带通滤波器(2)、无反射滤波器的输入端口(3)、无反射滤波器的输出端口(8)和双通带带通滤波器的输出端口(9)，介质基板的下表面印制一层金属铜皮，作为微带线的接地面(4)；所述单通带带通滤波器(1)由短路短截线(1‑1)、开路短截线(1‑2)、开路耦合线(1‑3)和第一微带传输线(1‑4)组成，短路短截线(1‑1)和开路短截线(1‑2)连接在开路耦合线(1‑3)的相邻端口，进行能量的传输，相邻两个端口分别通过两条第一微带传输线(1‑4)与无反射滤波器的输入端口(3)、无反射滤波器的输出端口(8)连接；所述双通带带通滤波器(2)使用T型结构，信号在双通带带通滤波器(2)传输时有两条路径，对于第一条路径，两个开路耦合线(2‑1)连接在两个第二微带传输线(2‑4)的中心，开路短截线(2‑2)位于两个开路耦合线(2‑1)的中心；对于第二条路径，一个短路短截线(2‑3)连接在第三微带传输线(2‑5)的中心，双通带带通滤波器的输出端口(9)通过贴片电阻(7)与介质基板(5)上的接地金属化通孔(6)相连，所述贴片电阻(7)设置在介质基板(5)的上表面，单通带带通滤波器(1)和双通带带通滤波器(2)通过无反射滤波器的输入端口(3)连接在一起。...

【技术特征摘要】
1.一种基于双工器原理的高选择性窄带无反射滤波器，其特征在于，包括单通带带通滤波器(1)、双通带带通滤波器(2)、无反射滤波器的输入端口(3)、接地面(4)、介质基板(5)、金属化通孔(6)、贴片电阻(7)、无反射滤波器的输出端口(8)和双通带带通滤波器的输出端口(9)；介质基板(5)的上表面印制单通带带通滤波器(1)、双通带带通滤波器(2)、无反射滤波器的输入端口(3)、无反射滤波器的输出端口(8)和双通带带通滤波器的输出端口(9)，介质基板的下表面印制一层金属铜皮，作为微带线的接地面(4)；所述单通带带通滤波器(1)由短路短截线(1-1)、开路短截线(1-2)、开路耦合线(1-3)和第一微带传输线(1-4)组成，短路短截线(1-1)和开路短截线(1-2)连接在开路耦合线(1-3)的相邻端口，进行能量的传输，相邻两个端口分别通过两条第一微带传输线(1-4)与无反射滤波器的输入端口(3)、无反射滤波器的输出端口(8)连接；所述双通带带通滤波器(2)使用T型结构，信号在双通带带通滤波器(2)传输时有两条路径，对于第一条路径，两个开路耦合线(2-1)连接在两个第二微带传输线(2-4)的中心，开路短截线(2-2)位于两个开路耦合线(2-1)的中心；对于第二条路径，一个短路短截线(2-3)连接在第三微带传输线(2-5)的中心，双通带带通滤波器的输出端口(9)通过贴片电阻(7)与介质基板(5)上的接地金属化通孔(6)相连，所述贴片电阻(7)设置在介质基板(5)的上表面，单通带带通滤波器(1)和双通带带通滤波器(2)通过无反射滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文杰，马雪珂，车文荃，荀孟祝，杨琬琛，陈海东，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32