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专利号: 2014103663552
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:包含上层微带结构、中间层介质基板和下层接地金属,所述上层微带结构包括第一谐振器(1)、第二谐振器(2)、第三谐振器(3)、主传输线(4)、第一带阻单元(5)、第二带阻单元(6),所述第一谐振器(1)、第三谐振器(3)结构相同且对称的设置在第二谐振器(2)的两侧,所述第一带阻单元(5)、第二带阻单元(6)结构相同且对称的设置在第二谐振器(2)的两侧;

所述第二谐振器(2)包括第二微带线A(201)、第二微带线B(202)、第二微带线C(203)、第二微带线D(204)、第二隔直电容(205)、第二变容二极管(206),所述第二微带线A(201)与第二微带线D(204)平行设置,第二微带线B(202)、第二微带线C(203)设置在第二微带线A(201)与第二微带线D(204)之间,第二微带线B(202)连接在第二微带线A(201)的一端且与第二微带线A(201)垂直设置,第二微带线A(201)的另一端通过接地过孔与下层金属接地板相连,第二微带线C(203)连接在第二微带线D(204)的一端且与第二微带线D(204)垂直设置,第二微带线D(204)的另一端通过接地过孔与下层金属接地板相连,所述第二微带线B(202)依次通过第二隔直电容(205)、第二变容二极管(206)与第二微带线C(203)相连;

所述第一谐振器(1)包括第一微带线A(101)、第一微带线B(102)、第一微带线C(103)、第一隔直电容(104)、第一变容二极管(105),第一微带线C(103)设置在第二微带线A(201)的外侧且与第二微带线A(201)平行设置形成平行耦合,所述第一微带线A(101)设置在第一微带线C(103)的外侧且与第一微带线C(103)平行设置,第一微带线B(102)的两端分别与第一微带线A(101)的一端、第一微带线C(103)的一端相连且第一微带线B(102)分别与第一微带线A(101)、第一微带线C(103)垂直设置,第一微带线C(103)的另一端依次通过第一隔直电容(104)、第一变容二极管(105)与接地端相连;

所述第三谐振器(3)包括第三微带线A(301)、第三微带线B(302)、第三微带线C(303)、第三隔直电容(304)、第三变容二极管(305),第三微带线C(303)设置在第二微带线D(204)的外侧且与第二微带线D(204)平行设置形成平行耦合,所述第三微带线A(301)设置在第三微带线C(303)的外侧且与第三微带线C(303)平行设置,第三微带线B(302)的两端分别与第三微带线A(301)的一端、第三微带线C(303)的一端相连且第三微带线B(302)分别与第三微带线A(301)、第三微带线C(303)垂直设置,第三微带线C(303)的另一端依次通过第三隔直电容(304)、第三变容二极管(305)与接地端相连;

所述第一变容二极管(105)、第二变容二极管(206)、第三变容二极管(305)具有相同的偏置电压;

所述第一带阻单元(5)包括多段第一带阻微带线(501),所述多段第一带阻微带线(501)依次首尾相连,所述第一带阻单元(5)的末端连接有第一片状微带线(502),第一片状微带线(502)通过第一固定电容(503)与接地端相连;所述第二带阻单元(6)包括多段第二带阻微带线(601),所述多段第二带阻微带线(601)依次首尾相连,所述第二带阻单元(6)的末端连接有第二片状微带线(602),第二片状微带线(602)通过第二固定电容(603)与接地端相连;

所述主传输线(4)由第一传输线(41)和第二传输线(42)组成,所述第一传输线(41)与第二传输线(42)结构相同且沿第二谐振器(2)的中心线对称设置,所述第一传输线(41)包括依次首尾相连的第一传输微带线A(411)、第一传输微带线B(412)、第一传输微带线C(413)、第一传输微带线D(414)、第一传输微带线E(415)、第一传输微带线F(416)、第一匹配电容(417)、第一传输变容二极管A(418)、第一传输变容二极管B(419),所述第一匹配电容(417)设置在第一传输微带线A(411)与第一传输微带线B(412)之间,所述第一传输微带线F(416)的末端依次通过第一传输变容二极管A(418)、第一传输变容二极管与接地端相连,所述第一传输变容二极管A(418)、第一传输变容二极管B(419)互为隔直电容,所述第一传输微带线C(413)与第一微带线A(101)平行设置形成平行耦合,第一传输微带线D(414)与第一微带线B(102)平行设置形成平行耦合,第一传输微带线E(415)与第二微带线A(201)平行设置形成平行耦合,第一传输微带线F(416)与第二微带线B(202)平行设置形成平行耦合;所述第二传输线(42)包括依次首尾相连的第二传输微带线A(421)、第二传输微带线B(422)、第二传输微带线C(423)、第二传输微带线D(424)、第二传输微带线E(425)、第二传输微带线F(426)、第二匹配电容(427)、第二传输变容二极管A(428)、第二传输变容二极管B(429),所述第二匹配电容(427)设置在第二传输微带线A(421)与第二传输微带线B(422)之间,所述第二传输微带线F(426)的末端依次通过第二传输变容二极管A(428)、第二传输变容二极管与接地端相连,所述第二传输变容二极管A(428)、第二传输变容二极管B(429)互为隔直电容,所述第二传输微带线C(423)与第三微带线A(301)平行设置形成平行耦合,第二传输微带线D(424)与第三微带线B(302)平行设置形成平行耦合,第二传输微带线E(425)与第二微带线D(204)平行设置形成平行耦合,第二传输微带线F(426)与第二微带线C(203)平行设置形成平行耦合。

2.如权利要求1所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一谐振器(1)、第二谐振器(2)、第三谐振器(3)均为四分之一波长谐振器。

3.如权利要求2所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一微带线A(101)与第一传输微带线C(413)形成的平行耦合、第一微带线B(102)与第一传输微带线D(414)形成的平行耦合、第一微带线C(103)与第二微带线A(201)形成的平行耦合满足以下公式:其中f1为第一谐振器(1)的谐振频率,CT1为第一隔直电容(104)与第一变容二极管(105)的串联值,l1为第一微带线A(101)、第一微带线B(102)、第一微带线C(103)的总长度值,Y1为第一微带线A(101)、第一微带线B(102)、第一微带线C(103)的导纳值,c为真空中的光速,εr为介质基板的介电常数。

4.如权利要求3所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:第二微带线A(201)与第一传输微带线E(415)形成的平行耦合、第二微带线B(202)与第一传输微带线F(416)形成的平行耦合、第二微带线C(203)与第二传输微带线F(426)形成的平行耦合、第二微带线D(204)与第二传输微带线E(425)形成的平行耦合满足以下公式:其中f2为第二谐振器(2)的谐振频率,CT2为第二隔直电容(205)与第二变容二极管(206)的串联值,l2为第二微带线A(201)、第二微带线B(202)的总长度值,Y2为第二微带线A(201)、第二微带线B(202)的导纳值,c为真空中的光速,εr为介质基板的介电常数。

5.如权利要求4所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一带阻单元(5)的多段第一带阻微带线(501)总电长度为θb1,长度为lb1,导纳为Yb1;第一片状微带线(502)的电长度为θb2,长度为lb2,导纳为Yb2;第一固定电容(503)的电容值Cb在

10-40pF之间,并满足以下公式:

Yb1-(2Yb2tanθb2+2πfzCb)tanθb1=0

其中fz为低频处传输零点的频率。

6.如权利要求5所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一传输线(41)的第一传输微带线C(413)、第一传输微带线D(414)、第一传输微带线E(415)、第一传输微带线F(416)的总物理长度为lp,电长度为θp,导纳为Yp,第一传输变容二极管A(418)与第一传输变容二极管B(419)的总电容值为CT3,且满足以下公式:其中Qe为滤波器的外部Q值,Cp为第一匹配电容(417)的电容值,j为虚部符号,ω为角速度,ω0为滤波器中心频率f0处的角速度。

7.如权利要求6所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一微带线C(103)与第二微带线A(201)形成的平行耦合的耦合长度为lc,耦合间距为gc,耦合系数k12满足:ω01为第一谐振器(1)的固有频率,ω02为第二谐振器(2)的固有频率;ω1表示第一谐振器(1)与第二谐振器(2)形成的耦合谐振器在频率低端的振荡点,ω2表示第一谐振器(1)与第二谐振器(2)形成的耦合谐振器在频率高端的振荡点。

8.如权利要求7所述的带宽恒定的三阶电调带通滤波器,其特征在于:所述第一谐振器(1)和第二谐振器(2)之间的耦合系数为k12,第一带阻单元(5)的外部Q值Qe满足以下条件:

其中BW为绝对带宽,f0为滤波器的中心频率,g1为第一谐振器(1)的低通原型综合参数,g2为第一谐振器(1)的低通原型综合参数。