一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，包含形成于介質(zhì)基板上的第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器與第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開(kāi)槽線，第一濾波器與第二濾波器的結(jié)構(gòu)相同且相互對(duì)稱(chēng)，第一濾波器的開(kāi)槽線與第二濾波器的開(kāi)槽線連接為一體。本實(shí)用新型具有很寬的差模信號(hào)通帶，且?guī)?nèi)具有很高的共模抑制特性，電路簡(jiǎn)單，易于加工。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及了一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代通信系統(tǒng)的快速發(fā)展對(duì)濾波器的性能提出了更高的要求，小型化，高性能，寬頻帶的濾波器是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分。平衡濾波器要求在差模信號(hào)激勵(lì)下傳輸信號(hào)，并且盡可能抑制共模信號(hào)的傳輸。系統(tǒng)的內(nèi)部噪聲和環(huán)境噪聲多為共模信號(hào)，因而與普通的單端濾波器相比，平衡濾波器在噪聲抑制方面具有更大的優(yōu)勢(shì)。
[0003]傳統(tǒng)的平衡濾波器通過(guò)一個(gè)單端口的濾波器和兩個(gè)巴倫結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這樣不僅使得濾波器的尺寸很大，而且對(duì)共模信號(hào)的抑制效果也很差，不利于系統(tǒng)的小型化?，F(xiàn)有的平衡濾波器大多數(shù)是針對(duì)窄帶系統(tǒng)的，而寬帶和超寬帶技術(shù)以其高速的數(shù)據(jù)傳輸效率和低功率損耗得到越來(lái)越多的應(yīng)用。寬帶平衡濾波器的設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，因?yàn)楹茈y做到在很寬的頻帶內(nèi)對(duì)共模信號(hào)有很高的抑制效果。如何增加平衡濾波器的差模信號(hào)通帶寬度和提高共模信號(hào)抑制效果是目前研究的難點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述【背景技術(shù)】存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型旨在提供一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，提高平衡濾波器的共模信號(hào)抑制效果。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，包含形成于介質(zhì)基板上的第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器與第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開(kāi)槽線，第一濾波器與第二濾波器結(jié)構(gòu)相同、對(duì)稱(chēng)且尺寸相等，第一濾波器的開(kāi)槽線與第二濾波器的開(kāi)槽線在其對(duì)稱(chēng)面上并排連接為一體。
[0007]其中，上述第一濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包括第一饋線、第二饋線、第一諧振器和第二諧振器，所述第一饋線與第二饋線平行，第一諧振器和第二諧振器均與第一濾波器的開(kāi)槽線平行，第一諧振器的短路端與第一饋線的一端垂直連接為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第一饋線的另一端作為輸入端口，第二諧振器的短路端與第二饋線的一端垂直連接為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第二饋線的另一端作為輸出端口。
[0008]其中，上述第一饋線和第二饋線的特性阻抗均為50歐姆。
[0009]其中，上述第一諧振器和第二諧振器均為四分之一波長(zhǎng)諧振器。
[0010]采用上述技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0011]本實(shí)用新型采用開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)，在共模信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)候，開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)被破壞，因而具有很高的共模信號(hào)抑制能力。本實(shí)用新型采用的是微帶結(jié)構(gòu)，便于加工，成本低，體積小，易于與其他電路進(jìn)行集成?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的單層印刷電路板的切面示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型的上金屬層的微帶線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型的下金屬層的開(kāi)槽線示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型在差模信號(hào)激勵(lì)下的上金屬層的等效電路。
[0016]圖5是本實(shí)用新型在差模信號(hào)激勵(lì)下的下金屬層的等效電路。
[0017]圖6是本實(shí)用新型在共模信號(hào)激勵(lì)下的上金屬層的等效電路。
[0018]圖7是本實(shí)用新型在共模信號(hào)激勵(lì)下的下金屬層的等效電路。
[0019]圖8是本實(shí)用新型為方便接入SMA接頭測(cè)試而將饋線彎折的加工圖。
[0020]圖9是本實(shí)用新型的差模信號(hào)插入損耗曲線Sdd21及差模信號(hào)回波損耗曲線Sddll和共模信號(hào)插入損耗曲線Scx21仿真和測(cè)量結(jié)果圖。
[0021]圖10是本實(shí)用新型的群時(shí)延測(cè)試結(jié)果圖。
[0022]附圖中主要符號(hào)說(shuō)明:
[0023]Al:第一饋線；A2:第一諧振器;A3:第二饋線；A4:第二諧振器；
[0024]A5:第一開(kāi)槽線；B1:第三饋線；B2:第三諧振器；B3:第四饋線；B4:第四諧振器；B5:第二開(kāi)槽線；C1:基板上金屬層；C2:基板下金屬層；C3:介質(zhì)基片；Pinl:第一輸入端口 ；Pin2:第二輸入端口 ；Poutl:第一輸出端口 ；Pout2:第二輸出端口。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，包含形成于介質(zhì)基板上的第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器與第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開(kāi)槽線，第一濾波器與第二濾波器結(jié)構(gòu)相同且互相對(duì)稱(chēng)，第一濾波器的開(kāi)槽線與第二濾波器的開(kāi)槽線連接為一體。
[0027]本實(shí)施例采用相對(duì)介電常數(shù)為2.2，厚度為0.508mm的PCB板作為介質(zhì)基板。如圖1所示本實(shí)用新型的單層印刷電路板的切面示意圖，在PCB板的介質(zhì)基片C3的上、下表面分別覆有上金屬層Cl和下金屬層C2。所述緊微帶線結(jié)構(gòu)即為上金屬層Cl，開(kāi)槽線即在下金屬層C2上刻蝕形成。
[0028]圖2是本實(shí)施例的微帶線結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是開(kāi)槽線示意圖，其中第一濾波器包括圖2中所示的第一饋線Al、第二饋線A3、第一諧振器A2、第二諧振器A4，以及圖3所示的第一開(kāi)槽線A5 ;其中第一諧振器A2的短路端與第一饋線Al的一端垂直相連成為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第一饋線Al的另一端作為第一輸入端口 Pinl，第二諧振器A4的短路端與第二饋線A3的一端垂直相連成為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第二饋線A3的另一端作為第一輸出端口 Poutl，第一饋線Al和第二饋線A3作為兩個(gè)L型結(jié)構(gòu)的底端相互平行，第一諧振器A2和第二諧振器A4均平行于第一開(kāi)槽線A5。所述第二濾波器包括圖2中所示的第三饋線B1、第四饋線B3、第三諧振器B2、第四諧振器B4，和圖3中所示的第二開(kāi)槽線B5 ;其中第三諧振器B2與第三饋線BI的一端垂直相連成為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第三饋線BI的另一端作為輸入端口 Pin2，第四諧振器B4與第四饋線B3的一端垂直相連成為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第四饋線B3的另一端作為第二輸出端口 Pout2，第三饋線BI和第四饋線B3作為兩個(gè)L型結(jié)構(gòu)的底端相互平行，第三諧振器B2和第四諧振器B4均平行于第二開(kāi)槽線B5。
[0029]第一濾波器與第二濾波器相互對(duì)稱(chēng)，結(jié)構(gòu)相同，第一饋線Al與第三饋線BI對(duì)稱(chēng)，第二饋線A3與第四饋線B3對(duì)稱(chēng)，第一諧振器A2與第三諧振器B2對(duì)稱(chēng)，第二諧振器A4與第四諧振器B4對(duì)稱(chēng)，第一開(kāi)槽線A5與第二開(kāi)槽線B5對(duì)稱(chēng)且相互連接成為一體。
[0030]在本實(shí)施例中，第一諧振器A2、第二諧振器A4、第三諧振器B2、第四諧振器均采用四分之一波長(zhǎng)諧振器，第一饋線Al、第二饋線A3、第三饋線B1、第四饋線B3的特性阻抗均為50歐姆。輸出端口和輸入端口均采用SMA頭焊接，以便接入測(cè)試或者與其他電路相連。
[0031]當(dāng)差模信號(hào)從輸入端口 Pinl和輸入端口 Pin2進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，在對(duì)稱(chēng)面OPP’O’上相當(dāng)于短路狀態(tài)，其等效電路如圖4和圖5所示，其中圖4為上金屬層電路等效結(jié)構(gòu)，圖5為下金屬層電路等效結(jié)構(gòu)。此時(shí)第一開(kāi)槽線A5和第二開(kāi)槽線B5之間相當(dāng)于短路，開(kāi)槽線仍保持原有結(jié)構(gòu)，所述平衡濾波器相當(dāng)于一個(gè)兩端口的濾波器，以第一濾波器為例說(shuō)明，不失一般性。第一饋線Al與第一諧振器A2連接處相當(dāng)于短路，此時(shí)第一諧振器A2為四分之一波長(zhǎng)，同理于第二饋線A3和第二諧振器A4，此時(shí)第一開(kāi)槽線A5和第一諧振器A2，第二諧振器A4相互稱(chēng)合形成一個(gè)三階濾波器,差模信號(hào)可以正常傳輸。同理于第二濾波器。
[0032]當(dāng)共模信號(hào)從輸入端口 Pinl和輸入端口 Pin2進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)，在對(duì)稱(chēng)面OPP’O’上呈現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)，其等效電路如圖6和圖7所不，其中圖6為上金屬層電路等效結(jié)構(gòu)，圖7為下金屬層電路等效結(jié)構(gòu)。此時(shí)第一開(kāi)槽線A5和第二開(kāi)槽線B5之間相當(dāng)于開(kāi)路，這種開(kāi)路破壞了第一開(kāi)槽線A5 (或者第二開(kāi)槽線B5)的結(jié)構(gòu)，使之相當(dāng)于在對(duì)稱(chēng)軸之后有無(wú)窮大的開(kāi)槽，破壞了耦合結(jié)構(gòu)，使得共模信號(hào)無(wú)法正常傳輸，從而達(dá)到很好的共模信號(hào)抑制效果。
[0033]圖8為加工測(cè)試時(shí)所用的介質(zhì)基板上層印刷電路圖。在實(shí)際的加工測(cè)試中，原有電路由于輸入端口 Pinl和輸出端口 Poutl之間的距離較小，同理于輸入端口 Pin2和輸出端口 Pout2，為了避免測(cè)試中兩個(gè)端口之間的相互影響，將第一饋線Al和第二饋線A3，第三饋線BI和第四饋線B3，分別進(jìn)行彎折，從而使端口之間的距離增大。這并不改變?yōu)V波器的濾波性能，只是便于接入測(cè)試。
[0034]圖9是本實(shí)施例的差模信號(hào)插入損耗曲線Sdd21及差模信號(hào)回波損耗曲線Sddll和共模信號(hào)插入損耗曲線Scx21仿真和測(cè)量結(jié)果圖，橫坐標(biāo)為頻率，單位是吉赫茲，縱坐標(biāo)為增益，單位是分貝。由圖可見(jiàn)所述平衡濾波器實(shí)測(cè)和仿真結(jié)果一致，在4.3GHz處有61.2%的相對(duì)帶寬，在差模信號(hào)通帶內(nèi)共模抑制達(dá)到38dB以上。
[0035]圖10是本實(shí)施例的群時(shí)延測(cè)試結(jié)果圖,橫坐標(biāo)為頻率,單位是吉赫茲,縱坐標(biāo)為群時(shí)延，單位是納秒。可見(jiàn)在差模信號(hào)通帶內(nèi)，群時(shí)延在0.35ns-0.47ns之間變換，群時(shí)延很小且平坦。
[0036]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，其特征在于:包含形成于介質(zhì)基板上的第一濾波器和第二濾波器，所述第一濾波器與第二濾波器均包含位于介質(zhì)基板上層的微帶線結(jié)構(gòu)和位于介質(zhì)基板下層的開(kāi)槽線，第一濾波器與第二濾波器的結(jié)構(gòu)相同且相互對(duì)稱(chēng)，第一濾波器的開(kāi)槽線與第二濾波器的開(kāi)槽線連接為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，其特征在于:所述第一濾波器的微帶線結(jié)構(gòu)包括第一饋線、第二饋線、第一諧振器和第二諧振器，所述第一饋線與第二饋線平行，第一諧振器和第二諧振器均與第一濾波器的開(kāi)槽線平行，第一諧振器的短路端與第一饋線的一端垂直連接為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第一饋線的另一端作為輸入端口，第二諧振器的短路端與第二饋線的一端垂直連接為L(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，第二饋線的另一端作為輸出端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，其特征在于:所述第一饋線和第二饋線的特性阻抗均為50歐姆。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于開(kāi)槽線結(jié)構(gòu)的緊湊型微帶平衡濾波器，其特征在于:所述第一諧振器和第二諧振器均為四分之一波長(zhǎng)諧振器。
【文檔編號(hào)】H01P1/203GK203813003SQ201420113604
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】賀瑩, 鄧宏偉, 趙永久, 王洪李 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)