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一种S波段无反射带通滤波器

阅读：713发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种S波段无反射带通滤波器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及了一种S波段无反射带通滤波器，包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，以及第一螺旋耦合器、第二螺旋耦合器、第一耦合器连接柱、第二耦合器连接柱、第一上层连接柱、第二上层连接柱、第一下层连接柱、第二下层连接柱、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层。本发明使用两个定向耦合器和两个四级谐振反射式滤器串联而成，能够有效的吸收带外信号，在一定程度上提高了系统的抗干扰能力，适用精度要求较低但在乎体积的情况。，下面是一种S波段无反射带通滤波器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种S波段无反射带通滤波器，其特征在于，包括特征阻抗均为50欧姆的输入端口(INPUT)、第一输出端口(OUTPUT1)、第二输出端口(OUTPUT2)和第三输出端口(OUTPUT3)，以及第一螺旋耦合器(COUPLER1)、第二螺旋耦合器(COUPLER2)、第一耦合器连接柱(H1)、第二耦合器连接柱(H2)、第一上层连接柱(H3)、第二上层连接柱(H4)、第一下层连接柱(H5)、第二下层连接柱(H6)、第一带通滤波器(BPF1)、第二带通滤波器(BPF2)、第一屏蔽层(sd1)、第二屏蔽层(sd2)、第三屏蔽层(sd3)，其中：第一屏蔽层(sd1)在第一带通滤波器(BPF1)的上方，第二屏蔽层(sd2)在第一带通滤波器(BPF1)与第二带通滤波器(BPF2)的中间，第三屏蔽层(sd3)在第二带通滤波器(BPF2)的下方，且与第一屏蔽层(sd1)关于第二屏蔽层(sd2)对称；第一带通滤波器(BPF1)与第二带通滤波器(BPF2)轴对称；第一螺旋耦合器(COUPLER1)与第二螺旋耦合器(COUPLER2)轴对称；第一带通滤波器(BPF1)与第二带通滤波器(BPF2)均由四级谐振单元组成，每个谐振单元均为三层耦合带状线结构；
第一螺旋耦合器(COUPLER1)的上层耦合线一端通过第一输入引线(Lin1)连接输入端口(INPUT)；第一螺旋耦合器(COUPLER1)的另一端连接第一上层连接柱(H3)，第一上层连接柱(H3)通过第四输入引线(Lin4)连接第一带通滤波器，第一带通滤波器(BPF1)通过第三输出引线(Lout3)连接第二上层连接柱(H4)，第二上层连接柱(H4)连接第二螺旋耦合器(COUPLER2)的上层耦合线，第二螺旋耦合器(COUPLER2)的上层耦合线通过第二输出引线(Lout2)连接第一输出端口(OUTPUT1)；第一螺旋耦合器(COUPLER1)的下层耦合线一端连接第一下层连接柱(H5)，第一下层连接柱(H5)通过第二输入引线(Lin2)连接第二带通滤波器；第一螺旋耦合器(COUPLER1)的下层耦合线另一端通过第三输入引线连接(Lin3)第三输出端口(OUTPUT3)，第二带通滤波器(BPF2)通过第一输出引线(Lout1)连接第二下层连接柱(H6)，第二下层连接柱(H6)连接第二螺旋耦合器(COUPLER2)的下层耦合线，第二螺旋耦合器(COUPLER2)的下层耦合线通过第四输出引线(Lout4)连接第二输出端口(OUTPUT2)。
2.根据权利要求1所述的S波段无反射带通滤波器，其特征在于，所述第一螺旋耦合器(COUPLER1)与第二螺旋耦合器(COUPLER2)均为宽边耦合带状线结构。
3.根据权利要求2所述的S波段无反射带通滤波器，其特征在于，所述第一螺旋耦合器(COUPLER1)由第一上层耦合螺旋线(L1a)和第一下层耦合螺旋线(L1b)组成，所述第二螺旋耦合器(COUPLER2)由第二上层耦合螺旋线(L2a)和第二下层耦合螺旋线(L2b)组成。
4.根据权利要求1所述的S波段无反射带通滤波器，其特征在于，所述第一带通滤波器(BPF1)由第一带通滤波器第一谐振单元(D11)、第一带通滤波器第二谐振单元(D12)、第一带通滤波器第三谐振单元(D13)、第一带通滤波器第四谐振单元(D14)及第一Z字形交叉耦合线(Z1)组成，其中：第一带通滤波器第一谐振单元(D11)与第一带通滤波器第四谐振单元(D14)左右对称，第一带通滤波器第二谐振单元(D12)与第一带通滤波器第三谐振单元(D13)左右对称；
第一带通滤波器第一谐振单元(D11)由带状线D11a、带状线D11m、带状线D11b组成，D11a与D11b关于D11m对称，第一带通滤波器第二谐振单元(D12)由带状线D12a、带状线D12m、带状线D12b组成，D12a与D12b关于D12m对称，第一带通滤波器第三谐振单元(D13)由带状线D13a、带状线D13m、带状线D13b组成，D13a与D13b关于D13m对称，第一带通滤波器第四谐振单元(D14)由带状线D14a、带状线D14m、带状线D14b组成，D14a与D14b关于D14m对称，第一Z字形交叉耦合线(Z1)由带状线Z11、带状线Z12、带状线Z13组成；第一带通滤波器第一谐振单元(D11)中的带状线D11m连接第四输入引线(Lin4)，第一带通滤波器第四谐振单元(D14)中的带状线D14m连接第三输出引线(Lout3)，第一带通滤波器(BPF1)中带状线D11a、D11b、D12a、D12b、D13a、D13b、D14a、D14b与前侧接地端(GND1)连接，第一带通滤波器(BPF1)中带状线D11m、D12m、D13m、D14m与后侧接地端(GND2)连接，第一Z字形交叉耦合线(Z1)中的带状线Z11在第一带通滤波器第一谐振单元(D11)的下方并与前侧接地端(GND1)相连，第一Z字形交叉耦合线(Z1)中的带状线Z13在第一带通滤波器第四谐振单元(D14)的下方并与后侧接地端(GND1)相连。
5.根据权利要求1所述的S波段无反射带通滤波器，其特征在于，第二带通滤波器(BPF2)由第二带通滤波器第一谐振单元(D21)、第二带通滤波器第二谐振单元(D22)、第二带通滤波器第三谐振单元(D23)、第二带通滤波器第四谐振单元(D24)及第二Z字形交叉耦合线(Z2)组成，其中第二带通滤波器第一谐振单元(D21)与第二带通滤波器第四谐振单元(D24)左右对称，第二带通滤波器第二谐振单元(D22)与第二带通滤波器第三谐振单元(D23)左右对称；
第二带通滤波器第一谐振单元(D21)由带状线D21a、带状线D21m、带状线D21b组成，D21a与D21b关于D21m对称，第二带通滤波器第二谐振单元(D22)由带状线D22a、带状线D22m、带状线D22b组成，D22a与D22b关于D22m对称，第二带通滤波器第三谐振单元(D23)由带状线D23a、带状线D23m、带状线D23b组成，D23a与D23b关于D23m对称，第二带通滤波器第四谐振单元(D24)由带状线D24a、带状线D24m、带状线D24b组成，D24a与D24b关于D24m对称，第二Z字形交叉耦合线(Z2)由带状线Z21、Z22、Z23组成；第二带通滤波器第一谐振单元(D21)中的带状线D21m连接第二输入引线(Lin2)，第二带通滤波器第四谐振单元(D24)中的带状线D24m连接第一输出引线(Lout1)，第二带通滤波器(BPF2)中带状线D21a、D21b、D22a、D22b、D23a、D23b、D24a、D24b与后侧接地端(GND2)连接，第二带通滤波器(BPF2)中的带状线D11m、D12m、D13m、D14m与前侧接地端(GND1)连接；第二Z字形交叉耦合线(Z2)中的带状线Z21在第二带通滤波器第一谐振单元(D21)的下方并与后侧接地端(GND1)相连，第二Z字形交叉耦合线(Z2)中的带状线Z23在第二带通滤波器第四谐振单元(D24)的下方并与前侧接地端(GND1)相连。
6.根据权利要求1所述的S波段无反射带通滤波器，其特征在于，S波段无反射带通滤波器使用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术实现三维集成。

说明书全文

一种S波段无反射带通滤波器

技术领域

[0001] 本发明属于微波技术，具体涉及一种S波段无反射带通滤波器。

背景技术

[0002] 滤波器是无线通信系统和雷达系统中重要的微波器件，对通信系统的稳定性，抗毁性，抗干扰性等具有至关重要的作用。带通滤波器是指能通过某一频率范围的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。常用的带通滤波器是反射式滤波器，通过将带外信号反射到输入端来实现对频率的选择。但是反射波会与已有信号混叠产生非线性交调信号，对接收设备产生干扰，大大降低了整个系统的抗干扰能力。因此，研究无反射滤波器对现代微波通信系统、雷达系统具有重要的意义。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种S波段无反射带通滤波器。

[0004] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种S波段无反射带通滤波器，包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口和第三输出端口，以及第一螺旋耦合器、第二螺旋耦合器、第一耦合器连接柱、第二耦合器连接柱、第一上层连接柱、第二上层连接柱、第一下层连接柱、第二下层连接柱、第一带通滤波器、第二带通滤波器、第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层，其中：第一屏蔽层在第一带通滤波器的上方，第二屏蔽层在第一带通滤波器与第二带通滤波器的中间，第三屏蔽层在第二带通滤波器的下方，且与第一屏蔽层关于第二屏蔽层对称；第一带通滤波器与第二带通滤波器轴对称；第一螺旋耦合器与第二螺旋耦合器轴对称；；第一带通滤波器与第二带通滤波器均由四级谐振单元组成，每个谐振单元均为三层耦合带状线结构；

[0005] 第一螺旋耦合器的上层耦合线一端通过第一输入引线连接输入端口；第一螺旋耦合器的另一端连接第一上层连接柱，第一上层连接柱通过第四输入引线连接第一带通滤波器，第一带通滤波器通过第三输出引线连接第二上层连接柱，第二上层连接柱连接第二螺旋耦合器的上层耦合线，第二螺旋耦合器的上层耦合线通过第二输出引线连接第一输出端口；第一螺旋耦合器的下层耦合线一端连接第一下层连接柱，第一下层连接柱通过第二输入引线连接第二带通滤波器；第一螺旋耦合器的下层耦合线另一端通过第三输入引线连接第三输出端口，第二带通滤波器通过第一输出引线连接第二下层连接柱，第二下层连接柱连接第二螺旋耦合器的下层耦合线，第二螺旋耦合器的下层耦合线通过第四输出引线连接第二输出端口。

[0006] 本发明与现有技术相比，其显著优点在于：使用两个定向耦合器和两个四级谐振反射式滤器串联而成，能够有效的吸收带外信号，在一定程度上提高了系统的抗干扰能力，适用精度要求较低但在乎体积的情况。附图说明

[0007] 图1是本发明S波段无反射带通滤波器的结构示意图，其中(a)是滤波器的俯视图，(b)是滤波器的正视图，(c)是滤波器的内部结构图。

[0008] 图2是本发明S波段无反射带通滤波器的仿真曲线图。

具体实施方式

[0009] 下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

[0010] 结合图1(a)(b)(c)，本发明S波段无反射带通滤波器，包括特征阻抗均为50欧姆的输入端口INPUT、第一输出端口OUTPUT1、第二输出端口OUTPUT2和第三输出端口OUTPUT3、第一螺旋耦合器COUPLER1、第二螺旋耦合器COUPLER2、第一耦合器连接柱H1、第二耦合器连接柱H2、第一上层连接柱H3、第二上层连接柱H4、第一下层连接柱H5、第二下层连接柱H6、第一带通滤波器BPF1、第二带通滤波器BPF2、第一屏蔽层sd1、第二屏蔽层sd2、第三屏蔽层sd3，其中：第一屏蔽层sd1在第一带通滤波器BPF1的上方，第二屏蔽层sd2在第一带通滤波器BPF1与第二带通滤波器BPF2的中间，第三屏蔽层(sd3)在第二带通滤波器BPF2的下方，且与第一屏蔽层sd1关于第二屏蔽层sd2对称；第一带通滤波器BPF1与第二带通滤波器BPF2轴对称；第一螺旋耦合器COUPLER1与第二螺旋耦合器COUPLER2轴对称；第一带通滤波器BPF1与第二带通滤波器BPF2均由四级谐振单元组成，每个谐振单元均为三层耦合带状线结构；

[0011] 第一螺旋耦合器COUPLER1的上层耦合线一端通过第一输入引线Lin1连接输入端口INPUT；第一螺旋耦合器COUPLER1的另一端连接第一上层连接柱H3，第一上层连接柱H3通过第四输入引线Lin4连接第一带通滤波器，第一带通滤波器BPF1通过第三输出引线Lout3连接第二上层连接柱H4，第二上层连接柱H4连接第二螺旋耦合器COUPLER2的上层耦合线，第二螺旋耦合器COUPLER2的上层耦合线通过第二输出引线Lout2连接第一输出端口OUTPUT1；第一螺旋耦合器COUPLER1的下层耦合线一端连接第一下层连接柱H5，第一下层连接柱H5通过第二输入引线Lin2连接第二带通滤波器；第一螺旋耦合器COUPLER1的下层耦合线另一端通过第三输入引线连接Lin3第三输出端口OUTPUT3，第二带通滤波器BPF2通过第一输出引线Lout1连接第二下层连接柱H6，第二下层连接柱H6连接第二螺旋耦合器COUPLER2的下层耦合线，第二螺旋耦合器COUPLER2的下层耦合线通过第四输出引线Lout4连接第二输出端口OUTPUT2。

[0012] 作为一种具体实现方式，所述第一螺旋耦合器COUPLER1与第二螺旋耦合器COUPLER2均为宽边耦合带状线结构。

[0013] 作为一种更具体实现方式，所述第一螺旋耦合器COUPLER1由第一上层耦合螺旋线L1a和第一下层耦合螺旋线L1b组成，所述第二螺旋耦合器COUPLER2由第二上层耦合螺旋线L2a和第二下层耦合螺旋线L2b组成。

[0014] 作为一种更具体实现方式，所述第一带通滤波器BPF1由第一带通滤波器第一谐振单元D11、第一带通滤波器第二谐振单元D12、第一带通滤波器第三谐振单元D13、第一带通滤波器第四谐振单元D14及第一Z字形交叉耦合线Z1组成，其中：第一带通滤波器第一谐振单元D11与第一带通滤波器第四谐振单元D14左右对称，第一带通滤波器第二谐振单元D12与第一带通滤波器第三谐振单元D13左右对称；

[0015] 第一带通滤波器第一谐振单元D11由带状线D11a、带状线D11m、带状线D11b组成，D11a与D11b关于D11m对称，第一带通滤波器第二谐振单元D12由带状线D12a、带状线D12m、带状线D12b组成，D12a与D12b关于D12m对称，第一带通滤波器第三谐振单元D13由带状线D13a、带状线D13m、带状线D13b组成，D13a与D13b关于D13m对称，第一带通滤波器第四谐振单元D14由带状线D14a、带状线D14m、带状线D14b组成，D14a与D14b关于D14m对称，第一Z字形交叉耦合线Z1由带状线Z11、带状线Z12、带状线Z13组成；第一带通滤波器第一谐振单元D11中的带状线D11m连接第四输入引线Lin4，第一带通滤波器第四谐振单元D14中的带状线D14m连接第三输出引线Lout3，第一带通滤波器BPF1中带状线D11a、D11b、D12a、D12b、D13a、D13b、D14a、D14b与前侧接地端GND1连接，第一带通滤波器BPF1中带状线D11m、D12m、D13m、D14m与后侧接地端GND2连接，第一Z字形交叉耦合线Z1中的带状线Z11在第一带通滤波器第一谐振单元D11的下方并与前侧接地端GND1相连，第一Z字形交叉耦合线Z1中的带状线Z13在第一带通滤波器第四谐振单元D14的下方并与后侧接地端GND1相连；

[0016] 第二带通滤波器BPF2由第二带通滤波器第一谐振单元D21、第二带通滤波器第二谐振单元D22、第二带通滤波器第三谐振单元D23、第二带通滤波器第四谐振单元D24及第二Z字形交叉耦合线Z2组成，其中第二带通滤波器第一谐振单元D21与第二带通滤波器第四谐振单元D24左右对称，第二带通滤波器第二谐振单元D22与第二带通滤波器第三谐振单元D23左右对称；

[0017] 第二带通滤波器第一谐振单元D21由带状线D21a、带状线D21m、带状线D21b组成，D21a与D21b关于D21m对称，第二带通滤波器第二谐振单元D22由带状线D22a、带状线D22m、带状线D22b组成，D22a与D22b关于D22m对称，第二带通滤波器第三谐振单元D23由带状线D23a、带状线D23m、带状线D23b组成，D23a与D23b关于D23m对称，第二带通滤波器第四谐振单元D24由带状线D24a、带状线D24m、带状线D24b组成，D24a与D24b关于D24m对称，第二Z字形交叉耦合线Z2由带状线Z21、Z22、Z23组成；第二带通滤波器第一谐振单元D21中的带状线D21m连接第二输入引线Lin2，第二带通滤波器第四谐振单元D24中的带状线D24m连接第一输出引线Lout1，第二带通滤波器BPF2中带状线D21a、D21b、D22a、D22b、D23a、D23b、D24a、D24b与后侧接地端GND2连接，第二带通滤波器BPF2中的带状线D11m、D12m、D13m、D14m与前侧接地端GND1连接；第二Z字形交叉耦合线Z2中的带状线Z21在第二带通滤波器第一谐振单元D21的下方并与后侧接地端GND1相连，第二Z字形交叉耦合线Z2中的带状线Z23在第二带通滤波器第四谐振单元D24的下方并与前侧接地端GND1相连。

[0018] 作为一种具体实现方式，S波段无反射带通滤波器使用低温共烧陶瓷(LTCC)工艺技术实现三维集成，具有端口隔离度好、插入损耗低、回波损耗好、体积小、电性能良好、高集成度、高成品率以及膨胀系数低等优势。

[0019] 实施例

[0020] 基于上述方案建立S波段无反射带通滤波器的尺寸仅为8.4mm×5mm×2.5mm,工作频率为2.7GHz～3.3GHz，仿真曲线如图2所示，S11表示吸收性能、S21表示隔离端口、S31表示近端串扰、S41表示插入损耗。可以看出，无反射带通滤波器的吸收性能在2.5GHZ～3.5GHZ范围内优于34dB，在1.65GHZ～4.55GHZ内优于10dB，插入损耗优于0.05dB，带内波动优于0.02dB，几乎无信号输出。

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