技术领域
[0001] 本
发明涉及高频组件，尤其涉及一种
带通滤波器。
背景技术
[0002] 滤波器为移动通信产品中必备的高频组件，其主要功能是用来分隔
频率，即通过一些频率的
信号而阻断另一些频率的信号。对于现今的滤波器产品，
通带设计少，频率选择性不是很强，已经满足不了人们对多种无线通信服务的需求。故在无线传输技术快速发展的今天，高效能、微小型以及低成本的多通带滤波器已经成为了主要的发展趋势。
发明内容
[0003] 鉴于以上内容，有必要提供一种带通滤波器，能够适合具有多种不同系统规格的无线通信服务。
[0004] 本发明实施方式中提供的带通滤波器，包括：第一均匀阻抗
谐振器，由第一微带线和第二微带线组成，所述第一微带线与所述第二微带线垂直相交并呈“T”字形；第二均匀阻抗谐振器，与所述第一均匀阻抗谐振器呈轴对称；第一非对称阶梯阻抗谐振器，由第三微带线和第四微带线组成，并位于所述第一微带线的一侧；第二非对称阶梯阻抗谐振器，与所述第一非对称阶梯阻抗谐振器呈轴对称,且位于所述第一微带线的一侧；第三非对称阶梯阻抗谐振器，由第五微带线和第六微带线组成，同时位于所述第一微带线的另一侧；第四非对称阶梯阻抗谐振器，与所述第三非对称阶梯阻抗谐振器呈轴对称，且位于所述第一微带线的另一侧；输入端，由第七微带线构成，并与第一微带线相连；输出端，与所述输入端呈轴对称。
[0005] 优选地，所述第一非对称阶梯阻抗谐振器由第三微带线和第四微带线组成，所述第三微带线与所述第四微带线首尾相连并呈缺口长方形。
[0006] 优选地，缺口所在边与所述第一微带线垂直但不相交，同时靠近所述第二微带线。
[0007] 优选地，所述第四微带线位于所述缺口所在边，并且宽度大于所述第三微带线的宽度。
[0008] 优选地，所述第三非对称阶梯阻抗谐振器由第五微带线和第六微带线组成，所述第五微带线和第六微带线首尾相连呈缺口长方形，缺口所在边与所述第一微带线垂直但不相交。
[0009] 优选地，所述缺口长方形从缺口开始顺
时针方向的第一直边和第二直边为所述第五微带线，第三直边、第四直边和第五直边为所述第六微带线。
[0010] 优选地，所述第六微带线的宽度大于所述第五微带线的宽度。
[0011] 优选地，所述第一微带线及所述第一微带线一侧依次存在着所述输入端、所述第二微带线和所述第一非对称阶梯阻抗谐振器。
[0012] 另，本发明另一实施方式描述的带通滤波器，包括：呈轴对称设置的两组谐振器，其中每一组谐振器包括：第一谐振器，包括呈L形的第一微带线与呈长条形的第二微带线，所述第一微带线的L形包括垂直相连的长边与短边，所述第二微带线垂直连接于所述第一微带线的L形的长边；第二谐振器，呈设有缺口的长方形，所述第二谐振器与所述第一微带线的L形的短边分别设置于所述第二微带线的相对侧；第三谐振器，呈设有缺口的长方形，所述第二谐振器与所述第三谐振器分别设置于所述第一微带线的L形的长边的两侧；其中，两组谐振器中第一谐振器的第一微带线的L形的长边与短边连接处分别作为所述带通滤波器的输入端与输出端。
[0013] 优选地，所述第一微带线的L形的短边比长边粗。
[0014] 优选地，所述第二谐振器临近所述第二微带线的长方形缺口处比长方形其他处粗。
[0015] 优选地，所述第三谐振器从缺口开始顺时针方向的第一直边和第二直边的宽度要小于第三直边、第四直边和第五直边的宽度。
[0016] 上述描述的带通滤波器中的各个部分相互耦合，能够产生多个频带，从而满足多种通信服务的需求。
附图说明
[0017] 图1为本发明带通滤波器第一实施方式的示意图。
[0018] 图2为本发明带通滤波器第二实施方式的示意图。
[0019] 图3为本发明第一实施方式中第一非对称阶梯阻抗谐振器的展开结构图。
[0020] 图4为本发明第一实施方式中第三非对称阶梯阻抗谐振器的展开结构图。
[0021] 图5为本发明第一实施方式中非对称阶梯阻抗谐振器的共振频率和尺寸关系图。
[0022] 图6为本发明带通滤波器第一实施方式的频率相应曲线图。
[0023] 主要组件符号说明
[0024] 带通滤波器 100,100a
[0025] 第一均匀阻抗谐振器 110
[0026] 第一微带线 111,111a
[0027] 第二微带线 112,112a
[0028] 第二均匀阻抗谐振器 120
[0029] 第一非对称阶梯阻抗谐振器 130
[0030] 第三微带线 131
[0031] 第四微带线 132
[0032] 第二非对称阶梯阻抗谐振器 140
[0033] 第三非对称阶梯阻抗谐振器 150
[0034] 第五微带线 151
[0035] 第六微带线 152
[0036] 第四非对称阶梯阻抗谐振器 160
[0037] 输入端 170
[0038] 输出端 180
[0039] 第一谐振器 110a
[0040] 第二谐振器 120a
[0041] 第三谐振器 130a
[0042] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0043] 请参阅图1，所示为本发明带通滤波器100一实施方式的示意图。在本实施方式中，图1所示带通滤波器100的尺寸可为20.8mm*24.2mm，并可设计在RT/Duroid5880的
基板上，基板规格可以如下：
介电常数为2.2、损耗正切为0.0009并且厚度为0.787。应当注意的是，以上带通滤波器100的尺寸以及相关设计基板仅是示例性说明，本发明并不局限于此。
[0044] 在本实施方式中，带通滤波器100包括第一均匀阻抗谐振器110、第二均匀阻抗谐振器120、第一非对称阶梯阻抗谐振器130、第二非对称阶梯阻抗谐振器140、第三非对称阶梯阻抗谐振器150、第四非对称阶梯阻抗谐振器160、输入端170和输出端180。
[0045] 其中，第一均匀阻抗谐振器110与第二均匀阻抗谐振器120、第一非对称阶梯阻抗谐振器130与第二非对称阶梯阻抗谐振器140、第三非对称阶梯阻抗谐振器150与第四非对称阶梯阻抗谐振器160分别呈轴对称，且所有谐振器都处于同一平面。
[0046] 第一均匀阻抗谐振器110由第一微带线111和第二微带线112组成，并且第一微带线111与所述第二微带线112垂直相交并呈“T”字形。在本实施方式中，第一微带线111和第二微带线112的宽度都相同。
[0047] 第一非对称阶梯阻抗谐振器130由第三微带线131和第四微带线132组成并位于第一微带线111的一侧。在本实施方式中，第三微带线131和第四微带线132首尾相连成为一个缺口长方形，其缺口所在边与第一微带线111垂直但不相连，同时，其缺口位于第三微带线131与第四微带线132之间，另外，第四微带线132的宽度要宽于第三微带线131的宽度，同时，第四微带线132仅位于缺口所在边且相对于缺口靠近第一微带线111。
[0048] 第三非对称阶梯阻抗谐振器150由第五微带线151和第六微带线152组成并位于第一微带线111的另一侧。在本实施方式中，第五微带线151和第六微带线152首尾相连也形成了一个缺口长方形，此缺口长方形缺口所在边与第一微带线111垂直但不相连。对于此缺口长方形，若以该缺口开始从顺时针方向看，该缺口长方形包括第一直边、第二直边、第三直边、第四直边和第五直边，第一直边与第五直边一起构成了缺口所在边，且缺口就位于第一直边和第五直边之间，另外第一直边和第二直边均由第五微带线151构成，第三直边、第四直边以及第五直边均由第六微带线152构成，且第五微带线151的宽度要宽于第六微带线152的宽度。
[0049] 输入端170与输出端180也呈轴对称，且输入端170与第一微带线111的一端相连。在本实施方式中，第一微带线111及第一微带线111一侧依次存在着输入端170、第二微带线112和第一非对称阶梯阻抗谐振器130。
[0050] 另外，图1中的第一均匀阻抗谐振器110和第二均匀阻抗谐振器120主要是用来耦合第一非对称阶梯阻抗谐振器130、第二非对称阶梯阻抗谐振器140、第三非对称阶梯阻抗谐振器150以及第四非对称阶梯阻抗谐振器160，其二者的形状也是根据最佳耦合距离而设计的。而对于第一非对称阶梯阻抗谐振器130、第二非对称阶梯阻抗谐振器140、第三非对称阶梯阻抗谐振器150以及第四非对称阶梯阻抗谐振器160所呈现的缺口长方形，则是为了能够使本实施方式中的带通滤波器获得最佳的谐振频率而设计的。
[0051] 在本实施方式中，图1中各个呈轴对称的对称轴都相同，即在整体上，整个带通滤波器呈现轴对称。
[0052] 图2为本发明带通滤波器的另一实施方式的示意图100a，在此实施方式中，本发明中的带通滤波器包括呈轴对称设置的两组谐振器，其中每一组谐振器包括第一谐振器110a、第二谐振器120a和第三谐振器130a。
[0053] 第一谐振器110a包括呈L形的第一微带线111a与呈长条形的第二微带线112a，其中，第一微带线111a的L形包括垂直相连的长边与短边，第二微带线112a垂直连接于所述第一微带线的L形的长边。在本实施方式中，第一微带线111a的L形的短边比长边粗。
[0054] 第二谐振器120a呈设有缺口的长方形，并且第二谐振器120a与上述第一微带线111a的L形的短边分别设置于上述第二微带线112a的相对侧。在本实施方式中，第二谐振器120a临近上述第二微带线112a的长方形缺口处比长方形其他处要粗。
[0055] 第三谐振器130a也呈设有缺口的长方形，并且与上述第二谐振器120a分别设置于上述第一微带线111a的L形的长边的两侧。在本实施方式中，第三谐振器130a从缺口开始顺时针方向的第一直边和第二直边的宽度要小于第三直边、第四直边和第五直边的宽度。
[0056] 另外，上述两组谐振器中第一谐振器110a的第一微带线111a的L形的长边与短边连接处分别作为所述带通滤波器的输入端170与输出端180。
[0057] 对于上述两种实施方式，是对本发明带通滤波器的两种不同描述，但二者实质相同，所以两种实施方式中的带通滤波器的功能以及形状并无不同。
[0058] 图3为本发明中第一非对称阶梯阻抗谐振器130的展开结构图，其所示的图形相当于将图1中第一非对称阶梯阻抗谐振器130进行拉伸所得图形，在图3中，较窄的边相当于图1中第一非对称阶梯阻抗谐振器130中第三微带线131，同样也用131表示，较宽的边相当于图1中的第一非对称阶梯阻抗谐振器130中第四微带线132，同样也用132表示。图4为本发明中第三非对称阶梯阻抗谐振器150的展开结构图，其所示的图形相当于将图1中第三非对称阶梯阻抗谐振器150进行拉伸所得图形，其中，较窄的边相当于图1中第三非对称阶梯阻抗谐振器150中第五微带线151，同样也用151表示，较宽的边相当于图1中的第三非对称阶梯阻抗谐振器150中第六微带线152，同样也用152表示。针对图3和图4中所示的结构图，实质都是表示的非对称阶梯阻抗谐振器的原理结构图，都由高阻抗部分和低阻抗部分组成，所以在图3和图4中，都用Z1表示高阻抗部分的阻抗值，Z2表示低阻抗部分的阻抗值，θ1表示高阻抗部分的物理长度，θ2表示低阻抗部分的物理长度。即Z1表示第三微带线131和第五微带线151的阻抗值，Z2表示第四微带线132和第六微带线152的阻抗值，θ1表示第三微带线131和第五微带线151的物理长度，θ2表示第四微带线132和第六微带线152的物理长度。根据图3和图4中所示结构图，我们可以用Z2除以Z1可以得到阻抗比K，根据θ2/（θ2+θ1）可以得出
电子长度比(α)。
[0059] 图5为非对称阶梯阻抗谐振器的共振频率和尺寸关系图。其中，K值表示阻抗比，α表示电子长度比，横坐标fs1/f0表示第一倍频对中心频率的比值，纵坐标fs2/f0表示第二倍频对中心频率的比值，同时，图5表示的对应关系图还包括三种不同阻抗比K的情况下对应的曲线图，其中，每一个K值对应不同α值可得第一倍频对中心频率的比值(fs1/f0)及第二倍频对中心频率的比值(fs2/f0)。另外，对于本发明中的第一非对称阶梯阻抗谐振器130、第二非对称阶梯阻抗谐振器140、第三非对称阶梯阻抗谐振器150以及第四非对称阶梯阻抗谐振器160都满足图5所示的关系图。在本实施方式中，我们将第一非对称阶梯阻抗谐振器130和第二非对称阶梯阻抗谐振器140的阻抗比K设定为0.45，电子长度比α设定为0.2，第三非对称阶梯阻抗谐振器150和第四非对称阶梯阻抗谐振器160的阻抗比K设定为0.55，电子长度比α设定为0.65，如此，便可以参照图5得出对应的第一倍频和第二倍频。当然，在其他的实施方式中，也可以根据需要给图1中各个非对称阶梯阻抗谐振器设定为其他的阻抗比K和电子长度比α。
[0060] 图6为本发明一实施方式的带通滤波器100的频率相应曲线图。图中横轴表示通过带通滤波器100的信号的频率（单位：GHz），纵轴表示幅度（单位：dB），象限区包括反射的
散射参数（S-parameter：S11）的幅度以及透射的散射参数（S-parameter：S21）的幅度。
[0061] 由图6可知，本实施方式中的带通滤波器100可以获取5个通带，第一通带的中心频率为约为2.4GHZ，其S21约为-2.4dB、S11约为-20dB；第二通带的中心频率约为3.5GHZ，其S21约为-1.2dB、S11约为-25dB；第三通带的中心频率约为5.2GHZ，其S21约为-2.0dB、S11约为-28dB；第四通带的中心频率约为6.8GHZ，其S21约为-2.0dB、S11约为-24dB；第五通带的中心频率约为8.0GHZ，其S21约为-4dB、S11约为-32dB。其中五个通带应用于无限区域网络（Wireless LAN,WLAN）、全球互通
微波存取（Worldwide Interoperability for Microwave Access,WIMAX）、长期推演技术（Long Term Evolution,LTE）、C波段和X波段。另外，我们从图6可以发现，在1.8GHZ、4.8GHZ处存在两个传输零点，分别降到-70dB和-42dB，由于存在这两个传输零点，本实施方式中的带通滤波器100的选择性还获得不少的改善。
