濾波器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種濾波器，其中，該濾波器包括：通帶；第一開環(huán)諧振器，設置在通帶的上方，第一開環(huán)諧振器包括第一環(huán)帶和第二環(huán)帶，第一環(huán)帶和第二環(huán)帶上均設置有開口；第二開環(huán)諧振器，設置在通帶的下方，第二開環(huán)諧振器包括第三環(huán)帶和第四環(huán)帶，第三環(huán)帶和第四環(huán)帶上均設置有開口；第一環(huán)帶和第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，第二環(huán)帶和第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器。通過本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中的濾波器所存在問題的至少之一，提供了相對較優(yōu)的一種濾波器。
【專利說明】濾波器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通信領域，具體而言，涉及一種濾波器。
【背景技術】
[0002]在一個通信系統(tǒng)中，在有源電路的輸入輸出端各級之間濾波器普遍存在，各濾波器有各自不同的功能。濾波器為無線通信系統(tǒng)一個不可缺少的器件，它的性能好壞直接關系整個系統(tǒng)的通信質(zhì)量。濾波器的功能包括:避免由于發(fā)射端輸出信號泄漏而使接收器前端飽和；除去如鏡頻一類的干擾信號；減小來自天線端的本機振蕩器的功率泄漏；以及削弱同時存在的不同通信系統(tǒng)間的干擾等。因此它必須有陡峭的上升、下降沿衰減、好的群時延等特性。
[0003]隨著無線通信的發(fā)展，濾波器研究不斷地取得新進展。在所有現(xiàn)代無線通信設備的射頻前端中，微型封裝、性能好、低成本、易于安裝使用的濾波器，一直是相關器件小型化、微型化的重點?，F(xiàn)代蜂窩移動通信、無線局域網(wǎng)為代表的無線通信技術的發(fā)展，就會對部分相鄰頻段的頻率選擇產(chǎn)生干擾。一方面，需要對這些干擾進行抑制以提高系統(tǒng)的性能。另一方面，在某些場合也需要對上述無線干擾進行削弱以保護其它系統(tǒng)正常工作，例如當飛機導航系統(tǒng)工作時，就要求對飛機上用于無線接入目的的上述信號進行削弱。因此，如何設計性能優(yōu)越的帶阻濾波器就顯得非常必要。
[0004]相關技術中，濾波器的帶外抑制沒有做好，有時候可能會導致系統(tǒng)受到寄生響應和互調(diào)失真或諧波而造成多種干擾問題。因此，濾波器對帶外噪聲的抑制成為通信系統(tǒng)噪聲性能好壞的關鍵。目前實現(xiàn)阻帶濾波器的常用方法就是在原有濾波器基礎上加入帶阻單元。內(nèi)嵌帶阻單元方法包括以下幾種方面:一、在低通原型濾波器的基礎上應用頻率變換產(chǎn)生阻帶特性；二、使用復合左/右手材料傳輸線代替?zhèn)鹘y(tǒng)的微帶傳輸線，以此來產(chǎn)生阻帶特性；三、使用兩階或三階的階梯阻抗諧振器來設計帶阻濾波器；四、級聯(lián)的單阻帶濾波器；五、分別在頂層使用分裂環(huán)諧振環(huán)和在底層使用互補分裂環(huán)諧振環(huán)產(chǎn)生兩個阻帶；六、使用特性阻抗可控的兩條傳輸線依據(jù)相位差的不同實現(xiàn)雙頻帶阻濾波器；七、同時使用包括嵌線，馬刺線和常規(guī)微帶線三種平面結構獲得雙阻帶響應。上述各種方法主要缺陷包括阻帶帶寬較窄且不可控，加工較為復雜，尺寸大，不便于擴展以實現(xiàn)多阻帶特性，因此需要一種新型陷波結構以至少解決上述問題中的至少之一。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供了一種濾波器，以至少解決現(xiàn)有技術中的濾波器所存在問題中的至少之一 O
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種濾波器，該濾波器包括:通帶；第一開環(huán)諧振器，設置在所述通帶的上方，所述第一開環(huán)諧振器包括第一環(huán)帶和第二環(huán)帶，所述第一環(huán)帶和所述第二環(huán)帶上均設置有開口 ；第二開環(huán)諧振器，設置在所述通帶的下方，所述第二開環(huán)諧振器包括第三環(huán)帶和第四環(huán)帶，所述第三環(huán)帶和所述第四環(huán)帶上均設置有開口 ；所述第一環(huán)帶和所述第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，所述第二環(huán)帶和所述第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器。
[0007]優(yōu)選地，所述通帶包括依次連接的:第一短路柱、第一高阻抗短路枝節(jié)、低阻抗開路枝節(jié)、第二高阻抗短路枝節(jié)和第二短路柱，所述濾波器還包括輸入微帶和輸出微帶，其中，所述輸入微帶通過所述第一短路柱與所述第一高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將電磁波通過所述第一短路柱傳導到所述第一高阻抗短路枝節(jié)；所述輸出微帶通過所述第二短路柱與所述第二高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將所述第二短路柱將通過所述通帶的電磁波輸出。
[0008]優(yōu)選地，所述輸入微帶與所述第一環(huán)帶連接，所述輸出微帶與所述第二環(huán)帶連接。
[0009]優(yōu)選地，所述輸入微帶和所述輸出微帶位于第一層，所述通帶位于第二層，所述第二開環(huán)諧振器位于第三層。
[0010]優(yōu)選地，所述第一環(huán)帶、所述第二環(huán)帶、所述第三環(huán)帶和所述第四環(huán)帶為方形或者圓形。
[0011]優(yōu)選地，所述第一開環(huán)諧振器和所述第二開環(huán)諧振器之間的距離能夠調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不同的耦合效果。
[0012]優(yōu)選地，所述第一開環(huán)諧振器為附在介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶，所述第二開環(huán)諧振器為金屬地板上的開槽。
[0013]通過本發(fā)明，采用的濾波器包括:通帶；第一開環(huán)諧振器，設置在通帶的上方，第一開環(huán)諧振器包括第一環(huán)帶和第二環(huán)帶，第一環(huán)帶和第二環(huán)帶上均設置有開口 ；第二開環(huán)諧振器，設置在通帶的下方，第二開環(huán)諧振器包括第三環(huán)帶和第四環(huán)帶，第三環(huán)帶和第四環(huán)帶上均設置有開口 ；第一環(huán)帶和第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，第二環(huán)帶和第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器。通過本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中的濾波器所存在問題中的至少之一，提供了相對較優(yōu)的一種濾波器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的濾波器的結構框圖；
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的側視圖；
[0017]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的top層圖；
[0018]圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的middle層圖；
[0019]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的bottom層圖；
[0020]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的差損圖；
[0021]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的群時延圖。
【具體實施方式】
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0023]在本實施例中，提供了一種濾波器，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的濾波器的結構框圖，如圖1所示，該結構包括:通帶12、第一開環(huán)諧振器14和第二開環(huán)諧振器16。
[0024]通帶12，位于第一開環(huán)諧振器14和第二開環(huán)諧振器16之間；
[0025]第一開環(huán)諧振器14，設置在通帶12的上方，第一開環(huán)諧振器14包括第一環(huán)帶和第二環(huán)帶，第一環(huán)帶和第二環(huán)帶上均設置有開口 ；
[0026]第二開環(huán)諧振器16，設置在通帶12的下方，第二開環(huán)諧振器16包括第三環(huán)帶和第四環(huán)帶，第三環(huán)帶和第四環(huán)帶上均設置有開口 ；第一環(huán)帶和第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，第二環(huán)帶和第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器。
[0027]通過上述結構，第一開環(huán)諧振器14的第一環(huán)帶與第二開環(huán)諧振器16的第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，第一開環(huán)諧振器14的第二環(huán)帶與第二開環(huán)諧振器16的第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，將第一開環(huán)諧振器14的一部分，第二開環(huán)諧振器16的一部分與通帶12相結合，形成新型的互補裂環(huán)諧振器用于濾波器中。提供了一種新型的濾波器。
[0028]通帶可以有多種實現(xiàn)方式，在本實施例中提供了一種優(yōu)選的實現(xiàn)方式，在該優(yōu)選的實現(xiàn)方式中，濾波器的通帶12可以通過低阻抗開路枝節(jié)、高阻抗短路枝節(jié)和短路柱實現(xiàn)。但是并不限于此，也可以通過其他方式實現(xiàn)。例如，通帶12可以包括依次連接的:第一短路柱、第一高阻抗短路枝節(jié)、低阻抗開路枝節(jié)、第二高阻抗短路枝節(jié)和第二短路柱，濾波器還包括輸入微帶和輸出微帶，其中，輸入微帶通過第一短路柱與第一高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將電磁波通過第一短路柱傳導到第一高阻抗短路枝節(jié)，輸出微帶通過第二短路柱與第二高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將第二短路柱將通過通帶的電磁波輸出，輸入微帶與第一環(huán)帶連接，輸出微帶與第二環(huán)帶連接，一般來說，小于四分之一波長的低阻抗開路枝節(jié)相當于并聯(lián)電容，而小段的高阻抗短路枝節(jié)表現(xiàn)為感性，可等效為串聯(lián)電感。
[0029]優(yōu)選的，上述濾波器可以是輸入微帶和輸出微帶與銅帶分層的，即輸入微帶和輸出微帶位于第一層，通帶位于第二層，第二開環(huán)諧振器位于第三層。
[0030]優(yōu)選的，濾波器的饋電方式可以采用饋線與金屬環(huán)帶直接連接，也可以采用耦合方式進行饋電，通過微帶饋電，電磁波經(jīng)過第一層(top)層到第二(middle層)的短路柱后，經(jīng)過高阻抗短路枝節(jié)，再經(jīng)過低阻抗開路枝節(jié)，左右完全對稱的結構進行傳播，這樣的結構就形成了一個帶通濾波器。
[0031]本實施例中，上述帶通濾波器濾除了同時存在的不同通信系統(tǒng)間的干擾，將開環(huán)諧振器(SRRs)的一部分和互補開環(huán)諧振器(CSRRs)的一部分與短路枝節(jié)和開路枝節(jié)相結合，形成了新型的互補裂環(huán)諧振器用于濾波器中。作為構成左手材料的基本單元，SRR結構是由磁場激發(fā)的，在合適的磁場激發(fā)模式下，SRR會在諧振頻率附近呈現(xiàn)出負的有效磁導率，而CSRR是SRR的互補結構，是由電場激發(fā)的，在合適的電場激勵模式下，CSRR會在諧振頻率附近呈現(xiàn)出負的有效磁導率。利用這種改進的互補裂環(huán)諧振器單元，當SRR和CSRR分別為不同的電長度時，就會產(chǎn)生諧振，形成兩個傳輸零點，這兩個頻率點上電磁波禁止傳輸，這種類型諧振器的相關特性在于它們的電長度，由于這些環(huán)帶(可以稱為通信圓環(huán))產(chǎn)生的強電容，剛好等于頻率的二分之一波長時，就產(chǎn)生要求的截止頻率。而這種負磁導率的實現(xiàn)來源于結構內(nèi)部的電感和電容所產(chǎn)生的諧振，傳輸零點發(fā)生在并聯(lián)阻抗為零的頻率點上。
[0032]在本實施例中，優(yōu)選的，第一開環(huán)諧振器為附在介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶，第二開環(huán)諧振器為金屬地板上的開槽。第一開環(huán)諧振器和第二開環(huán)諧振器之間的距離能夠調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不同的耦合效果。小型化互補裂環(huán)諧振器金屬地上的開槽和介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶之間的間距可以調(diào)節(jié)，產(chǎn)生不同的耦合效果，這樣輻射貼片上的開槽(SRR)和附在介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶(CSRR)之間的耦合會產(chǎn)生第三個傳輸零點，并且根據(jù)耦合的強度可以調(diào)節(jié)諧振頻段的帶寬和帶外抑制能力。當兩個環(huán)的耦合電容和SRR的電感大小一樣時，互補抵消后就形成兩個傳輸極點。單一的SRR和CSRR都只能產(chǎn)生一個諧振頻率，而這種新型的互補裂環(huán)諧振器在相同的尺寸下可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)產(chǎn)生三個諧振頻率，因此能夠在較小的物理長度上實現(xiàn)特定的電長度，濾除不需要的頻段，這種小型化可調(diào)帶阻濾波器，可以有效的降低濾波器尺寸，并且解決相鄰頻段其他數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)射時帶來的干擾問題。
[0033]在本實施例中，帶阻濾波器可以很好的和PCB集成，直接應用到終端的PCB板上，根據(jù)布局的需要，進行調(diào)整，優(yōu)選的，濾波器區(qū)域的PCB的介質(zhì)材料可以不是雙層介質(zhì)，可以是漸變型介質(zhì)以及混合介質(zhì)。
[0034]在本實施例中，小型化互補裂環(huán)諧振器的形狀，即金屬地上的開槽形狀和介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶形狀可以多樣，比如圓環(huán)形、方形等；優(yōu)選的，第一環(huán)帶、第二環(huán)帶、第三環(huán)帶和第四環(huán)帶為方形或者圓形。
[0035]通過上述實施例及優(yōu)選的實施方式，解決了阻帶帶寬較窄且不可控，加工較為復雜，尺寸大，不便于擴展以實現(xiàn)多阻帶特性的問題，提供了滿足小型，寬帶、帶外抑制好，阻帶可控特性好的濾波器。
[0036]下面結合優(yōu)選實施例和實施方式對本發(fā)明進行說明。
[0037]本優(yōu)選實施例為一款采用新型小型化互補裂環(huán)的可調(diào)帶阻濾波器的無線終端產(chǎn)品，要求滿足 LTE band40 (2300_2400MHz)和 LTE band7 (2500_2690MHz)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。但是WIFI數(shù)據(jù)業(yè)務工作的頻段為2484-2496MHZ，和LTE band7之間只有4MHz，容易產(chǎn)生干擾，通過調(diào)節(jié)新型小型化互補裂環(huán)之間的稱合，讓WIFI對LTE band7的干擾達到最小,帶外抑制能力更強，從而實現(xiàn)更好的隔離技術。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的側視圖，如圖2所示，該濾波器包括:Top層附加金屬環(huán)帶1，輸入微帶(可以稱為Top層微帶饋線)2,短路柱3, Bottom層環(huán)形槽4，地板5，高阻抗短路枝節(jié)6，低阻抗開路枝節(jié)7，輸出微帶8。
[0039]圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的top層圖，圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的middle層圖，本優(yōu)選實施例的優(yōu)越性在于從圖3所示的top層的輸入微帶2通過短路柱3將電磁波傳導到圖4所示middle層，再通過等效為兩個串聯(lián)電感的兩側的高阻抗短路枝節(jié)6，中間等效為并聯(lián)電容的低阻抗開路枝節(jié)7，然后經(jīng)過相對稱的短路枝3節(jié)回到top層后，經(jīng)過輸出微帶8輸出，實現(xiàn)了帶通濾波器功能。
[0040]圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的bottom層圖，圖3所示的金屬環(huán)帶和圖5所示的bottom層中環(huán)形槽形成了小型化互補裂環(huán)諧振器陷波單元，小型化互補裂環(huán)諧振器陷波單元之間的耦合作用，可以在不少于一個頻率點上產(chǎn)生傳輸零點，使濾波器的設計更加靈活。通過調(diào)節(jié)其耦合強度，產(chǎn)生一個濾除WIFI的阻帶。
[0041]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的差損圖，所圖6所示，回波損耗Sll和傳輸損耗S21曲線如圖，該濾波器工作在LTE band40和LTE band7頻段，濾除了WIFI信號干擾，其帶外抑制能力強，達到_30dBm以上，并且多個單元級聯(lián)后不會造成能量損耗，帶外抑制能力更強；通帶內(nèi)回波損耗小于_20dBm,其插入損耗低，小于0.5dBm,功率容量大，以及對高次諧波有抑制作用。
[0042]圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的小型化可調(diào)帶阻濾波器的群時延圖，圖7所示，在通帶內(nèi)的群時延小于0.2ns,而在阻帶內(nèi)的群時延達到4ns,對阻帶的抑制能力強。該設計體積小，與傳統(tǒng)濾波器相比，尺寸可以減少30%左右,本發(fā)明可用于微波傳輸。
[0043]本優(yōu)選實施例中，互補裂環(huán)的形狀、互補裂環(huán)間的間距、介質(zhì)基板的層數(shù)、以及互補裂環(huán)的層疊個數(shù)、級聯(lián)個數(shù)、通帶濾波器實現(xiàn)形式等方面所作的任何修改、等同替換、改進等。
[0044]本優(yōu)選實施例提供了一種基于新型的小型化互補裂環(huán)諧振器的可調(diào)帶阻濾波器，可以有效解決相鄰頻段其他數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)射時帶來的干擾問題。具有該新型結構的帶阻濾波器帶外抑制能力強，結構簡單，體積小巧，便于與手機電路板、CPE集成的特性，并且具有低成本，便于批量生產(chǎn)等，能夠適用于多種終端系統(tǒng)。
[0045]基于小型化互補裂環(huán)諧振器的結構設計的新型的小型帶阻濾波器進一步減小了濾波器面積，通過適當調(diào)節(jié)槽、附加金屬環(huán)帶的長度，及其間距，可以進一步調(diào)整阻帶的位置、阻抗帶寬及其帶外抑制能力，可以提高濾波器的通帶頻率選擇性，也可以設計出臨近頻率的多通帶濾波器；本發(fā)明不僅可以用于傳統(tǒng)的平面型普通金屬微帶濾波器，更適用于制造高溫超導濾波器。
[0046]顯然，本領域的技術人員應該明白，上述的本發(fā)明的各模塊或各步驟可以用通用的計算裝置來實現(xiàn)，它們可以集中在單個的計算裝置上，或者分布在多個計算裝置所組成的網(wǎng)絡上，可選地，它們可以用計算裝置可執(zhí)行的程序代碼來實現(xiàn)，從而，可以將它們存儲在存儲裝置中由計算裝置來執(zhí)行，或者將它們分別制作成各個集成電路模塊，或者將它們中的多個模塊或步驟制作成單個集成電路模塊來實現(xiàn)。這樣，本發(fā)明不限制于任何特定的硬件和軟件結合。
[0047]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種濾波器，其特征在于，包括: 通帶; 第一開環(huán)諧振器，設置在所述通帶的上方，所述第一開環(huán)諧振器包括第一環(huán)帶和第二環(huán)帶，所述第一環(huán)帶和所述第二環(huán)帶上均設置有開口； 第二開環(huán)諧振器，設置在所述通帶的下方，所述第二開環(huán)諧振器包括第三環(huán)帶和第四環(huán)帶，所述第三環(huán)帶和所述第四環(huán)帶上均設置有開口 ；所述第一環(huán)帶和所述第三環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器，所述第二環(huán)帶和所述第四環(huán)帶構成互補開環(huán)諧振器。
2.根據(jù)權利要求1所述的濾波器，其特征在于，所述通帶包括依次連接的:第一短路柱、第一高阻抗短路枝節(jié)、低阻抗開路枝節(jié)、第二高阻抗短路枝節(jié)和第二短路柱； 所述濾波器還包括輸入微帶和輸出微帶，其中，所述輸入微帶通過所述第一短路柱與所述第一高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將電磁波通過所述第一短路柱傳導到所述第一高阻抗短路枝節(jié)； 所述輸出微帶通過所述第二短路柱與所述第二高阻抗短路枝節(jié)連接，用于將所述第二短路柱將通過所述通帶的電磁波輸出。
3.根據(jù)權利要求2所述的濾波器，其特征在于，所述輸入微帶與所述第一環(huán)帶連接，所述輸出微帶與所述第二環(huán)帶連接。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的濾波器，其特征在于，所述輸入微帶和所述輸出微帶位于第一層，所述通帶位于第二層，所述第二開環(huán)諧振器位于第三層。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的濾波器，其特征在于，所述第一環(huán)帶、所述第二環(huán)帶、所述第三環(huán)帶和所述第四環(huán)帶為方形或者圓形。
6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的濾波器，其特征在于，所述第一開環(huán)諧振器和所述第二開環(huán)諧振器之間的距離能夠調(diào)節(jié)，以產(chǎn)生不同的耦合效果。
7.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的濾波器，其特征在于，所述第一開環(huán)諧振器為附在介質(zhì)板上的金屬環(huán)帶，所述第二開環(huán)諧振器為金屬地板上的開槽。
【文檔編號】H01P1/20GK104425858SQ201310408285
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年9月10日
【發(fā)明者】蔡凌云, 劉洋 申請人:中興通訊股份有限公司