串联型单侧椭圆函数传输线滤波器制造技术

本发明专利技术提出的一种串联型单侧椭圆函数传输线滤波器电路，由输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节等传输线元件构成分布参数网络，第一串联十字接头(2)与第二串联十字接头(7)相对排列，二者相对的端口之间通过级联传输节(3)连接，二者的两个同侧端口通过串联传输线节(4)连接；第一串联十字接头(2)另两个端口分别连接输入传输线(1)和第一短路传输线枝节(5)，第二串联十字接头(7)的另两个端口分别连接输出传输线(8)和第二短路传输线枝节(6)。恰当设计滤波器中各传输线元件参数实现单侧椭圆函数传输特性。本发明专利技术适合于微波和毫米波频段中等以下带宽、低损耗、高选择性滤波器。

【技术实现步骤摘要】
串联型单侧椭圆函数传输线滤波器
本专利技术涉及一种广泛应用于微波毫米波频段通信、雷达和测量仪器等系统中，用来控制信号的频率响应，阻断无用信号频率分量传输，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过的滤波器。
技术介绍
滤波器是微波电路与系统中广泛应用的无源电路，用于实现特定的选频特性，滤波器按传输特性可分为高通、低通、带通和带阻等类型，滤波器的通带插入损耗、阻带抑制度等性能对电路的性能指标有很大的影响。随着频率资源日益紧张，频谱的日益拥挤，无线电系统对滤波器的选频特性提出了更高的要求，要求具有更陡峭的过渡带衰减特性(或高矩形系数)、通带低插入损耗、平坦的通带群时延、较大的阻带带宽和阻带抑制度等特性，并且随着系统小型化要求的提高，需要尽可能实现滤波器的小型化和集成化。 为了便于利用网络综合技术来设计滤波器，传统的方法是利用特定的函数逼近所需的滤波器传输特性，并通过网络综合实现特定传输函数。常用来逼近滤波器传输特性的函数类型有最大平坦型、切比雪夫型和椭圆函数型，其中椭圆函数型传输函数在滤波器的阻带有限频率处具有传输零点和极点，并因此改善带通滤波器的带外抑制性能。椭圆函数滤波器结构紧凑，比切比雪夫滤波器有更好的过渡特性和更高的带外抑制度，能实现优越的选频性能。但电路实现复杂，通常采用在不相邻的谐振腔间引人交叉耦合方式来实现。虽然对这种带有交叉耦合的滤波器的综合和设计已有广泛研究，但是其加工和调试难度均较大，限制了其工程应用 。 为了实现工作频带附近的良好频率选择特性，目前主要采用带通滤波器和带阻滤波器，然而具有陡峭过渡带衰减特性的带通滤波器一般需要多级滤波器，多级滤波器是由一系列相互耦合的谐振器构成，其插入损耗较大，带内群时延及其波动增大，同时体积较大。多级带阻滤波器具有同样缺点。采用单个高Q值谐振回路的滤波器可以实现较低插入损耗，但这种单回路滤波器带宽较窄，很难满足实际应用要求。 在滤波器的很多应中，更关注的系统工作频段附近的选频特性，并且滤波器低插入损耗和小型化要求更为重要，典型的应用包括作为预选器、双工器或多工器、用于抑制发射信号特定杂波分量的滤波器和用于在接收前端抑制发射泄漏的滤波器。在多数情况下，这些滤波器只要求在通带的单侧具有陡峭的过渡带特性，适中的通带和阻带宽度，但要求插损尽量低，以降低系统损耗，同时应当具有结构简单和小型化特点，便于加工实现和系统集成应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的不足之处和应用需求，提供一种电路形式简单，易于集成化，小型化，通带及阻带带宽适中，易于实现通带内低插入损耗，具有优良频率选择性的单侧椭圆函数传输特性传输线滤波器。 为达到以上目的，本专利技术提出一种串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，包括输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节等传输线元件，其特征在于:所述传输线元件均采用包括平行双线在内的各种高频传输线形式，所述串联十字接头是一种四端口传输线元件，其功能为实现任意四条同类型传输线串联连接；滤波器电路中，输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节传输线元件构成分布参数网络，其中，第一串联十字接头2与第二串联十字接头7相对排列，二者相对的端口之间通过级联传输节3连接，二者的两个同侧端口通过串联传输线节4连接；第一串联十字接头2另两个端口分别连接输入传输线I和第一短路传输线枝节5，第二串联十字接头7的另两个端口分别连接输出传输线8和第二短路传输线枝节6。具有上述连接关系的分布参数二端口网络具有多重谐振特性，适当设计传输线元件参数，该网络在滤波器工作频带内将产生一组非零有限频率传输零点和一组非零有限频率反射零点，二者在在频率轴上邻接但不交叠，从而具有单侧椭圆函数滤波特性。 本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果:滤波器电路形式简单，工作频率可达毫米波频段以上，易于实现集成化。本专利技术提出的滤波器只涉及基本的传输线元件，具有优良的高频性能，滤波电路能够准确建模和仿真，易于设计和实现。对所用的传输线元件的传输线形式没有限制；串联十字接头可以采用两个串联T型接头级联等各种变形形式；滤波器中短路传输线枝节可以采用电长度增减90°的开路传输线枝节形式；传输线元件可以采用直线、折线、螺旋形线或其组合形式，以及采用多层介质基片集成传输线并通过层间互联等形式，可以缩小滤波器体积尺寸。同时，滤波器电路只采用传输线元件，传输线元件具有寄生参数小、低损耗和高频特性优良的特点，使得电路能应用于实现毫米波频段以上的低损耗滤波器。因此，滤波器工作频率可达毫米波以上频段。滤波器可采用平面传输线形式，易于加工制作和实现滤波器集成化。 滤波器具有单侧椭圆函数滤波特性、适中的带宽和通带内低插入损耗。和本专利技术通过传输线元件构成具有多重谐振特性的对称二端口分布参数网络，其传输系数截止频率f。在短路传输线枝节的谐振频率f；附近。通过选择各传输线元件的阻抗和电长度参数，可产生两个以上频率均低于或高于f。的非零有限频率反射零点，并在其附近频带形成滤波器通带；同时产生两个以上频率均高于或低于f。的非零有限频率传输零点，并在其附近频带形成滤波器阻带，从而实现f。附近单侧椭圆函数低通或高通滤波特性。由于通带和阻带分别具有两个以上反射零点和传输零点，因而具有10%?20%的通带和阻带带宽。同时，由于本专利技术的滤波器电路没有复杂的耦合结构，所采用的简单传输线元件本身又具有低损耗特性，因此易于实现通带内低插入损耗。 滤波器易于实现小型化。其物理结构非常紧凑，电路面积小于具有同样选择性和相同传输线形式的交指滤波器的1/4，也比其它椭圆函数滤波器紧凑。 这种滤波器具有优良的选择性，阻带中的衰减极点和通带的传输极点可以分别控制，在截止频率附近可实现十分陡峭的选频特性曲线。这种滤波器具有10-20%的适中的通带和阻带带宽，带内插入损耗小，适合于微波和毫米波频段中等以下带宽、低损耗、高选择性滤波器。 测试结果与仿真结果的良好吻合验证了这种滤波器电路的正确性与有效性。测试表明:这种滤波器既能满足小型化的要求，又具有陡峭过渡带衰减特性和适中的通带及阻带带宽，同时具有通带插入损耗低等优良的滤波特性。基于以上原因，该滤波器特别适合应用于小型化、集成化双工器、预选器和发射信号近端杂散抑制滤波器等高选择性、低损耗滤波器。 【附图说明】 图1是本专利技术串联型单侧椭圆函数传输线滤波器电路示意图。 图2是采用矩形波导传输线的串联型单侧椭圆函数传输线滤波器的反射与传输特性曲线示意图。 图中:1输入传输线，2第一串联十字接头，3级联传输线节，4串联传输线节，5第一短路传输线枝节，6第二短路传输线枝节，7第二串联十字接头，8输出传输线。 【具体实施方式】 参阅图1。在以下描述的实施例中，串联型单侧椭圆函数传输线滤波器由输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节、串联传输线节等6个基本传输线元件构成，图1中各传输线均采用了双线形式表示，具体电路实现可以采用包含双导体传输线在内的各种高频传输线形式，所述传输线元件均采用包括平行双线在内的各种高频传输线形式，所述串联十字接头是一种四端口传输线元件，其功能为实现任意四条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，包括下述传输线元件：输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节，其特征在于：所述传输线元件均采用包括平行双线在内的各种高频传输线形式，所述串联十字接头是一种四端口传输线元件，其功能为实现任意四条同类型传输线串联连接；滤波器电路中，输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节传输线元件构成分布参数二端口网络，其中，第一串联十字接头(2)与第二串联十字接头(7)相对排列，二者相对的端口之间通过级联传输节(3)连接，二者的两个同侧端口通过串联传输线节(4)连接；第一串联十字接头(2)另两个端口分别连接输入传输线(1)和第一短路传输线枝节(5)，第二串联十字接头(7)的另两个端口分别连接输出传输线(8)和第二短路传输线枝节(6)；具有上述连接关系的分布参数二端口网络具有多重谐振特性，该网络在滤波器工作频带内将产生一组非零有限频率传输零点和一组非零有限频率反射零点，二者在在频率轴上邻接但不交叠，从而具有单侧椭圆函数滤波特性。

【技术特征摘要】
1.一种串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，包括下述传输线元件:输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节，其特征在于:所述传输线元件均采用包括平行双线在内的各种高频传输线形式，所述串联十字接头是一种四端口传输线元件，其功能为实现任意四条同类型传输线串联连接；滤波器电路中，输入输出传输线、串联十字接头、短路传输线枝节、级联传输线节和串联传输线节传输线元件构成分布参数二端口网络，其中，第一串联十字接头(2)与第二串联十字接头(7)相对排列，二者相对的端口之间通过级联传输节(3)连接，二者的两个同侧端口通过串联传输线节(4)连接；第一串联十字接头(2)另两个端口分别连接输入传输线(I)和第一短路传输线枝节(5)，第二串联十字接头(7)的另两个端口分别连接输出传输线(8)和第二短路传输线枝节(6);具有上述连接关系的分布参数二端口网络具有多重谐振特性，该网络在滤波器工作频带内将产生一组非零有限频率传输零点和一组非零有限频率反射零点，二者在在频率轴上邻接但不交叠，从而具有单侧椭圆函数滤波特性。2.根据权利要求1所述的串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，其特征在于:在给定的滤波器截止频率f。上，级联传输线节(3)具有小于180°的电长度，串联传输线节(4)具有大于270°但小于360°的电长度，第一短路传输线枝节(5)和第二短路传输线枝节(6)相同，且电长度均大于180°但小于360°。3.根据权利要求1所述的串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，其特征在于:在滤波器电路中，第一短路传输线枝节(5)，第二短路传输线枝节(6)在频率fsl上电长度达270°，等效为对地短路，形成一个传输零点fsl。4.根据权利要求1所述的串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，其特征在于:输入信号在第一串联十字接头(2)处部分被反射后，其余信号分成两路，分别经由级联传输线节(3)和串联传输线节(4)两条路径传输，在频率fs2上，这两条路径的传输系数幅度相等、相位相反，传输后的两路信号 在第二串联十字接头(7)处相互抵消，产生第二个传输零点fs2。5.根据权利要求3所述的串联型单侧椭圆函数传输线滤波器，其特征在于:频...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51