[發(fā)明專利]一種采用耦合饋線加載的多傳輸零點平衡濾波器

有效

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• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104993195B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 褚慶昕;邱雷雷
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203;H01P7/08
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波通信的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種采用耦合饋線加載的多傳輸零點平衡濾波器。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，平衡濾波器由于對環(huán)境噪聲具有較高的免疫性而得到越來越多的關(guān)注，但同時具備高共模抑制、高選擇性、低損耗的平衡濾波器依然是研究的重點和難點。為抑制共模，可采用GDS缺陷地、對稱枝節(jié)加載、引入傳輸路徑、槽線結(jié)構(gòu)等來實現(xiàn)。但是這些方法并沒有改善差模通帶的選擇性。為此，一些不同的方法被用來引入傳輸零點，如直接枝節(jié)加載、源-負載耦合、級聯(lián)四階結(jié)構(gòu)等，不僅增加了設(shè)計的復(fù)雜度，還會對共模抑制產(chǎn)生影響。另一方面，高性能平衡濾波器對差模通帶差損提出更加苛刻的要求。一些高共模抑制結(jié)構(gòu)如槽線結(jié)構(gòu)由于自身輻射損耗，會導(dǎo)致通帶差損較大。此外，一些高選擇性結(jié)構(gòu)如級聯(lián)四階結(jié)構(gòu)由于階數(shù)的增加通帶差損也偏大。因此，研究高選擇性、高共模抑制、低損耗的多傳輸零點平衡濾波器具有極其重要的理論意義、極大的經(jīng)濟效益和廣闊的應(yīng)用前景。

平衡濾波器提出已久，下面就高選擇性高共模抑制平衡濾波器的現(xiàn)有技術(shù)做一個調(diào)查。其中最基本的實現(xiàn)方式是以Lei Zhu團隊提出的一系列枝節(jié)加載結(jié)構(gòu)為代表。例如其2009年在IEEE Microwave and Wireless Components Letters發(fā)表題為“Highly selective differential-mode wideband bandpass filter for UWB application”的文章，如圖8所示，為了改善差模通帶的選擇性，四分之一波長枝節(jié)被替代為四分之三波長枝節(jié)。它不僅在通帶外產(chǎn)生兩個傳輸零點，而且共模阻帶也增加了兩個傳輸零點。這種方法的優(yōu)點是改善了差模通帶的選擇性，同時拓寬共模抑制范。缺點是差模通帶插損較大、尺寸較大。

為實現(xiàn)小型化和高陡峭性，2013年Q X Chu團隊在IEEE Microwave and Wireless Components Letters上發(fā)表的題為“Differential Wideband Bandpass Filter With High-Selectivity and Common-Mode Suppression”中，使用耦合枝節(jié)替代傳統(tǒng)的傳輸線枝節(jié)。如圖9所示，耦合枝節(jié)替代傳統(tǒng)的枝節(jié)連接線能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的通帶，而短路耦合枝節(jié)由于其雙傳輸零點特性可以在通帶引入兩個傳輸零點。對于共模抑制則采用雙路徑。這種方法設(shè)計的優(yōu)點是小型化、選擇性高。缺點是共模抑制效果不佳，僅10dB左右。

2014年W Q Che團隊在IET Microwaves,Antennas&Propagation發(fā)表題為“Compact wideband balanced bandpass filter with highcommon-mode suppression based on cascade parallel coupled lines”的文章中，提出采用平行耦合線實現(xiàn)較寬的差模通帶和較高的共模抑制，如圖10所示。為改善通帶的選擇性，輸入輸出端口額外級聯(lián)對稱的SIR枝節(jié)，增加了設(shè)計的復(fù)雜度。

為了同時實現(xiàn)高選擇性和高共模抑制，階梯阻抗諧振器級聯(lián)四階結(jié)構(gòu)(SIR-CQ)常被用在平衡濾波器的設(shè)計中。如圖11所示，使用了兩對不同阻抗比和電長度的二分之波長SIR諧振器。通過調(diào)節(jié)阻抗比可以使差模諧波頻率在5.5f₀處，共模工作在3.43f₀處。由于四個SIR諧振器呈CQ排列，差模時響應(yīng)主要由耦合路徑諧振器a-b-b-a決定，路徑a-a引入交叉耦合，會在差模產(chǎn)生兩個傳輸零點。共模時響應(yīng)主要由路徑a-a決定，抽頭處的枝節(jié)會產(chǎn)生傳輸零點，使得共模抑制到6.176f₀。這種方法設(shè)計的優(yōu)點是尺寸小、選擇性高。缺點是較大的通帶插損，達到3.5dB。

從上面分析可知，雖然已有結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)高共模抑制或高選擇性或損耗，但同時具備高選擇性、高共模抑制、低損耗的多傳輸零點平衡濾波器仍是設(shè)計的難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高選擇性、高共模抑制、低差損的采用耦合饋線加載的多傳輸零點平衡濾波器。