專利名稱：低通濾波器的制作方法
技術領域：
本發明涉及濾波器，尤其涉及ー種低通濾波器。
背景技術：
濾波器作為電子信號處理系統中的關鍵器件，具有通過有用信號和抑制干擾信號的作用。在電路設計中，一般會在傳送放大器之后，加入一個低通濾波器來抑制傳送放大器的二倍頻諧波和三倍頻諧波。然而，如何設計ー款可抑制二倍頻諧波和三倍頻諧波的低通濾波器是當前一大挑戰。
發明內容
鑒于以上內容，有必要提供ー種低通濾波器，可抑制二倍頻諧波和三倍頻諧波。本發明實施方式中提供的低通濾波器，包括第一端ロ、第二端ロ、信號傳輸線、兩個開路傳輸線、第一耦合傳輸線及第ニ耦合傳輸線。信號傳輸線連接于第一端ロ與第二端ロ之間，用于將射頻信號從第一端ロ傳輸至第二端ロ，所述信號傳輸線的相對兩側分別為第一側與第二側。兩個開路傳輸線位于所述信號傳輸線的第一側且分別垂直連接于所述信號傳輸線上靠近所述第一端ロ與所述第二端ロ處，所述兩個開路傳輸線與所述信號傳輸線之間形成T形間隙。第一耦合傳輸線與所述信號傳輸線平行且設置于所述T形間隙內，所述第一耦合傳輸線設有第一孔。第二耦合傳輸線與所述信號傳輸線平行且位于所述信號傳輸線的第二側，所述第二耦合傳輸線設有第二孔。優選地，兩個開路傳輸線包括第一開路傳輸線與第二開路傳輸線。第一開路傳輸線包括呈矩形的第一連接部與呈矩形的第一開路部，所述第一連接部垂直連接于所述信號傳輸線與所述第一開路部之間，所述第一連接部的寬度比所述第一開路部的寬度窄。第二開路傳輸線包括呈矩形的第二連接部與呈矩形的第二開路部，所述第二連接部垂直連接于所述信號傳輸線與所述第二開路部之間，所述第二連接部的寬度比所述第二開路部的寬度窄。其中，所述第一連接部、所述第二連接部與所述信號傳輸線之間形成第一間隙；所述第一開路部與所述第二開路部相對形成第二間隙。所述第一間隙與所述第二間隙共同構成所述T形間隙。優選地，所述信號傳輸線包括依次連接的第一匹配部、主信號傳輸部及第ニ匹配部，所述第一匹配部連接于所述第一端ロ與所述主信號傳輸部之間，所述第二匹配部連接于所述第二端ロ與所述主信號傳輸部之間。優選地，所述第一匹配部由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由所述第一端ロ向所述主信號傳輸部逐漸變窄，以達到阻抗匹配的效果；所述第二匹配部由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由所述主信號傳輸部向所述第二端ロ逐漸變寬，以達到阻抗匹配的效果。優選地，所述第一孔設置于所述第一耦合線的兩端之一或中部，所述第二孔設置于所述第二耦合線的兩端之一或中部。優選地，所述第一孔設置于所述第一耦合線上靠近所述第二端口的一端，所述第二孔設置于所述第二耦合線上靠近所述第一端口的一端。相較于現有技術，本實施方式中的低通濾波器通過信號傳輸線、第一開路傳輸線、第二開路傳輸線共同形成n型濾波器，可有效抑制二倍頻諧波，還通過設有第一孔的第一耦合傳輸線與設有第二孔的第二耦合傳輸線，可有效抑制三倍頻諧波。
圖I為本發明低通濾波器一實施方式的示意圖。圖2為本發明低通濾波器另一實施方式的示意圖。圖3為本發明低通濾波器又一實施方式的示意圖。圖4為本發明低通濾波器又一實施方式的示意圖。圖5為本發明低通濾波器又一實施方式的示意圖。圖6為本發明低通濾波器又一實施方式的示意圖。圖7為本發明低通濾波器的型濾波器一實施方式的示意圖。圖8為本發明低通濾波器一實施方式的等效電路圖。圖9為本發明低通濾波器一實施方式的尺寸圖。圖10為本發明低通濾波器的型濾波器一實施方式的諧波抑制效果圖。圖11為本發明低通濾波器一實施方式的諧波抑制效果圖。主要元件符號說明低通濾波器 100信號傳輸線 10第一端口11第二端口12第一匹配部 13第二匹配部 14主信號傳輸部15第一側101第二側102第一開路傳輸線21第一連接部 211第一開路部 212第二開路傳輸線22第二連接部 221第二開路部222第一 I禹合傳輸線 31第一孔31a第二稱合傳輸線 32第二孔32a
T形間隙40第一間隙41第二間隙4具體實施例方式圖I是本發明低通濾波器100 —實施方式的示意圖。在本實施方式中，低通濾波器100包括第一端ロ 11、第二端ロ 12、信號傳輸線10、第一開路傳輸線21、第二開路傳輸線22、第一f禹合傳輸線31、第二f禹合傳輸線32。信號傳輸線10連接于第一端ロ 11與第二端ロ 12之間，用于將射頻信號從第一端ロ 11傳輸至第二端ロ 12。為描述的方便，將信號傳輸線10的相對兩側分別定義為第一側101與第二側102。
在本發明實施方式中，信號傳輸線10包括依次連接的第一匹配部13、主信號傳輸部15及第ニ匹配部14。第一匹配部13連接于第一端ロ 11與主信號傳輸部15之間，第一匹配部13由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由第一端ロ 11向主信號傳輸部15逐漸變窄，以達到阻抗匹配的效果。第二匹配部14連接于第二端ロ 12與主信號傳輸部15之間，第二匹配部14由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由主信號傳輸部15向第ニ端ロ 12逐漸變寬，以達到阻抗匹配的效果。舉例來說，第一端ロ 11與第二端ロ 12的阻抗一般為50歐姆(Ohm)，而主信號傳輸部15的阻抗一般為90歐姆。根據微帶線寬度越寬，則其阻抗越小，微帶線越窄，則其阻抗越大的原理，第一匹配部13通過微帶寬度由第一端ロ 11向主信號傳輸部15逐漸變窄，將阻抗由50歐姆逐漸轉變為90歐姆。同理，第二匹配部14可通過微帶寬度由主信號傳輸部15向第二端ロ 12逐漸變寬，將阻抗由90歐姆逐漸轉變為50歐姆。在本實施方式中，所述匹配部13或14的微帶線寬度的變化是圖I所示的階梯式的。根據上述原理，本領域一般技術人員可以用其它的實施方式來實現，例如所述匹配部13或14可以是梯形或三角形。第一開路傳輸線21與第二開路傳輸線22位于信號傳輸線10的第一側101且分別垂直連接于信號傳輸線10上靠近第一端ロ 11與第二端ロ 12處。第一開路傳輸線21、第ニ開路傳輸線22及信號傳輸線10之間共同形成T形間隙40。在本發明實施方式中，所述T形間隙40由矩形的第一間隙41與垂直連通于所述第一間隙41中部的第二間隙42共同形成。第一開路傳輸線21包括呈矩形的第一連接部211與呈矩形的第一開路部212。第一連接部211垂直連接于信號傳輸線10與第一開路部212之間，第一連接部211的寬度比第一開路部212的寬度窄。第二開路傳輸線22包括呈矩形的第二連接部221與呈矩形的第二開路部222。第ニ連接部221垂直連接于信號傳輸線10與第二開路部222之間，第二連接部221的寬度比第二開路部222的寬度窄。第一連接部211、第二連接部221與信號傳輸線10之間形成第一間隙41。第一開路部212與第二開路部222之間形成第二間隙42。第一耦合傳輸線31與信號傳輸線10平行且設置于第一間隙41內。第一耦合傳輸線31設有第一孔31a。在本實施方式中,所述第一孔31a可設置于第一稱合傳輸線31上靠近第二端口 12的一端。第二耦合傳輸線32與信號傳輸線10平行且位于信號傳輸線10的第二側102。第二率禹合傳輸線32設有第二孔32a。在本實施方式中,所述第二孔32a設置于第二稱合傳輸線32上靠近第一端口 11的一端。應當注意的是，圖I中的低通濾波器100僅為本發明的一種較佳實施例，本領域技術人員依本案發明精神可作等效修飾或變化，如圖2-6所示，本領域技術人員可將圖I中的第一孔31a設置于第一稱合傳輸線31的兩端之一或中部,第二孔32a設置于第二稱合傳輸 線32的兩端之一或中部。在低通濾波器100中,通過信號傳輸線10、第一開路傳輸線21、第二開路傳輸線22共同形成如圖7所示的型濾波器，可有效抑制二倍頻諧波。另外，通過設有第一孔31a的第一耦合傳輸線31與設有第二孔32a的第二耦合傳輸線32，本發明低通濾波器100可以有效抑制三倍頻諧波。圖8是本發明低通濾波器的等效電路圖。在本實施方式中，圖I中主信號傳輸部15可為阻抗值為90歐姆的微帶線。圖I中第一端口 11與第二端口 12即為圖8中的第一端口 Pl與第二端口 P2，其阻抗值均為50歐姆。圖I中第一匹配部13可等效為圖8中第一電感LI,第一電感LI連接于第一端口 Pl與主信號傳輸部15之間,第一電感LI可產生阻抗變化效果，以達到阻抗匹配效果。圖I中的第二匹配部14可等效為圖8中第二電感L2，第二電感L2連接于主信號傳輸部15與第二端口 P2之間，第二電感L2可產生阻抗變化效果，以達到阻抗匹配效果。圖I中第一開路傳輸線21可等效為圖8中第一電容Cl，第一電容Cl 一端通過節點nl連接于主信號傳輸部15，另一端接地，故，第一電容Cl可通過節點nl將主信號傳輸部15上傳輸的二倍頻諧波耦合到地，從而抑制二倍頻諧波。圖I中第二開路傳輸線22可等效為圖8中第二電容C2，第二電容C2 —端通過節點n2連接于主信號傳輸部15，另一端接地，故，第二電容C2可通過節點n2將主信號傳輸部15上傳輸的二倍頻諧波耦合到地，從而抑制二倍頻諧波。圖I中設有第一孔31a的第一耦合傳輸線31可等效為圖8中串連在節點n3與地之間的第三電容C3與第三電感L3，第三電容C3與第三電感L3可通過節點n3將主信號傳輸部15上傳輸的三倍頻諧波耦合到地，從而抑制三倍頻諧波。圖I中設有第二孔32a的第二耦合傳輸線32可等效為圖8中串連在節點n4與地之間的第四電容C4與第四電感L4，第四電容C4與第四電感L4可通過節點n4將主信號傳輸部15上傳輸的三次諧波耦合到地，從而抑制三倍頻諧波。圖9是本發明低通濾波器100 —實施方式的尺寸圖。在本發明一具體實施例中，第一匹配部13與第二匹配部14關于主信號傳輸部15的中垂線呈軸對稱，故僅描述第一匹配部13的尺寸，第一匹配部13的寬度先由34mil變為18mil，再變為12mil，其中寬度為34mil、18mil、12mil的長度分別為15mil、17mil、17mil。第一開路傳輸線21與第二開路傳輸線22的長度均為173mil，寬度均為(34+66)mil。第一、二開路傳輸線21、22的第一、二開路部212、222的長度為129mil。第一耦合傳輸線31的長度為151mil，寬度為28mil。第一孔31a的圓心離第二連接部221的距離為20mil。第二耦合傳輸線32的長度為151mil，寬度為28mil，離信號傳輸線10的距離為(36-28)mil，第二孔32a的圓心離第二耦合傳輸線32的較近一端的距離為lOmil。圖10是本發明低通濾波器100的π型濾波器(如圖7所示)ー實施方式的諧波抑制效果圖。在本實施方式中，本發明的低通濾波器100的如圖7所示的π型濾波器應用于3. 5GHz的WiMAX頻段，通信行規中工作頻率(3.5GHz)的反射損耗(Return Loss)要在-IOdB以下,二倍頻諧波(7. 5GHz)的插入損耗(Insertion Loss)要在-40db以下,三倍頻諧波(10.5GHz)的插入損耗要在-20db以下。圖10中SI代表反射損耗曲線圖，S2代表摘入損耗曲線圖。從圖10中SI可以明顯看出，當工作頻率X = 3. 5GHz時反射損耗Y在-IOdB以下，說明3. 5GHz的射頻信號可以在第一端ロ 11與第二端ロ 12之間傳遞；當工作頻率X = 7. 5-10. 5GHz時反射損耗Y約等于OdB，說明7. 5-10. 5GHz射頻信號并不能在第一端ロ 11與第二端ロ 12之間傳遞。 從圖10中S2可以明顯看出，當工作頻率X = 3.6GHz時插入損耗Y = -0. 44，并不會對工作頻段3. 5GHz附近頻段造成抑制；當工作頻率X = 6. 80-7. 2GHz時插入損耗Y=-49. 69-55. 89GHz，此時插入損耗均在_40db以下，說明可有效抑制6. 80-7. 2GHz之間的二倍頻諧波。當工作頻率X = 10. 20-10. 80GHz時插入損耗Y = -10. 72-4. 45GHz，此時插入損耗均在_20db以上，說明并不能有效抑制10. 20-10. 80GHz之間的三倍頻諧波。總的來說，圖7中的π型濾波器結構可以有效抑制二倍頻諧波，但并不能有效抑制三倍頻諧波。圖11是本發明低通濾波器100(如圖I所示)ー實施方式的諧波抑制效果圖。在本實施方式中，本發明的低通濾波器100應用于3. 5Ghz的WiMAX頻段。圖11中S3代表反射損耗曲線圖，S4代表插入損耗曲線圖。從圖11中S3可以明顯看出，當工作頻率X = 3. 5GHz時反射損耗Y在-IOdB以下，說明3. 5GHz的射頻信號可以在第一端ロ 11與第二端ロ 12之間傳遞；當工作頻率X = 7. 5-10. 5GHz時反射損耗Y約等于OdB，說明7. 5-10. 5GHz射頻信號并不能在第一端ロ 11與第二端ロ 12之間傳遞。從圖11中S4的可以明顯看出，當工作頻率X = 3. 6GHz時插入損耗Y = -0. 37db，并不會對工作頻段3. 5GHz附近頻段造成抑制；當工作頻率X = -6. 80-7. 20GHz時插入損耗Y = -55. 94-59. 97GHz，此時插入損耗均在在-40db以下，說明有效地抑制了二倍頻諧波。當工作頻率X = 10. 20-10. 80GHz時插入損耗Y = -33. 75-24. 98GHz，此時插入損耗均在-20db以下，說明有效地抑制了三倍頻諧波。總的來說，圖I中的低通濾波器100不僅有效抑制ニ倍頻諧波，而且有效抑制三倍頻諧波。
權利要求
1.一種低通濾波器，包括第一端口與第二端口，其特征在于，還包括 信號傳輸線，連接于所述第一端口與所述第二端口之間，用于將射頻信號從所述第一端口傳輸至所述第二端口，所述信號傳輸線的相對兩側分別為第一側與第二側； 兩個開路傳輸線，位于所述信號傳輸線的第一側且分別垂直連接于所述信號傳輸線上靠近所述第一端口與所述第二端口處，所述兩個開路傳輸線與所述信號傳輸線之間形成T形間隙； 第一耦合傳輸線，與所述信號傳輸線平行且設置于所述T形間隙內，所述第一耦合傳輸線設有第一孔 '及 第二耦合傳輸線，與所述信號傳輸線平行且位于所述信號傳輸線的第二側，所述第二耦合傳輸線設有第二孔。
2.如權利要求I所述的低通濾波器，其特征在于，兩個開路傳輸線包括 第一開路傳輸線，包括呈矩形的第一連接部與呈矩形的第一開路部，所述第一連接部垂直連接于所述信號傳輸線與所述第一開路部之間，所述第一連接部的寬度比所述第一開路部的寬度窄； 第二開路傳輸線，包括呈矩形的第二連接部與呈矩形的第二開路部，所述第二連接部垂直連接于所述信號傳輸線與所述第二開路部之間，所述第二連接部的寬度比所述第二開路部的寬度窄； 其中，所述第一連接部、所述第二連接部與所述信號傳輸線之間形成第一間隙；所述第一開路部與所述第二開路部之間形成第二間隙，所述第一間隙與所述第二間隙共同構成所述T形間隙。
3.如權利要求I所述的低通濾波器，其特征在于，所述信號傳輸線包括依次連接的第一匹配部、主信號傳輸部及第二匹配部，所述第一匹配部連接于所述第一端口與所述主信號傳輸部之間，所述第二匹配部連接于所述第二端口與所述主信號傳輸部之間。
4.如權利要求3所述的低通濾波器，其特征在于，所述第一匹配部由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由所述第一端口向所述主信號傳輸部逐漸變窄，以達到阻抗匹配的效果；所述第二匹配部由不少于三段的不同寬度微帶組成，微帶寬度由所述主信號傳輸部向所述第二端口逐漸變寬，以達到阻抗匹配的效果。
5.如權利要求I所述的低通濾波器，其特征在于，所述第一孔設置于所述第一耦合線的兩端之一或中部，所述第二孔設置于所述第二耦合線的兩端之一或中部。
6.如權利要求5所述的低通濾波器，其特征在于，所述第一孔設置于所述第一耦合線上靠近所述第二端口的一端，所述第二孔設置于所述第二耦合線上靠近所述第一端口的一端。
全文摘要
一種低通濾波器，包括信號傳輸線、兩個開路傳輸線、第一耦合傳輸線及第二耦合傳輸線。信號傳輸線連接于第一端口與第二端口之間，用于將射頻信號從第一端口傳輸至第二端口。信號傳輸線的相對兩側分別為第一側與第二側。兩個開路傳輸線位于信號傳輸線的第一側且分別垂直連接于信號傳輸線上靠近第一端口與第二端口處，兩個開路傳輸線與信號傳輸線之間形成T形間隙。第一耦合傳輸線與信號傳輸線平行且設置于所述T形間隙內，第一耦合傳輸線設有第一孔。第二耦合傳輸線與信號傳輸線平行且位于信號傳輸線的第二側，第二耦合傳輸線設有第二孔。所述低通濾波器可抑制二倍頻諧波和三倍頻諧波。
文檔編號H01P1/212GK102623777SQ20111002936
公開日2012年8月1日 申請日期2011年1月27日 優先權日2011年1月27日
發明者周烜達 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司