CN113540715A - 一种高频带通滤波器和高频射频器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种高频带通滤波器和高频射频器件。该高频带通滤波器，包括：矩形外导体，其两端分别设有信号输入端口和信号输出端口，其内部设有空腔；若干个悬空支撑结构，平行设置在容腔的底部；若干根传输线，沿轴线方向依次分布在信号输入端口和信号输出端口之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构均架设有一根传输线；最靠近信号输入端口的传输线电性连接信号输入端口，最靠近信号输出端口的传输线电性连接信号输出端口。本发明中的传输线悬空于矩形外导体内部，形成了微同轴传输线结构，若干根传输线之间构成耦合线节结构，提供了高频滤波的功能。本发明整体结构简单，能够有效降低高频带通滤波器的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种高频带通滤波器和高频射频器件。
背景技术
滤波器中，将超过3MHz的工作信号称为高频信号，对高频信号进行滤波的滤波器即为高频滤波器。
现有的微带线滤波器大多是基于PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)上的工艺制成的，占用面积大，与芯片集成需要贴合，相对复杂。通常情况下，微带线滤波器不能实现对100GHz高频信号的滤波。
因此，如何在降低高频带通滤波器的尺寸，是目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高频带通滤波器和高频射频器件，以降低高频带通滤波器的尺寸。
本发明实施例提供了以下方案：
第一方面，本发明实施例提供一种高频带通滤波器，包括：
矩形外导体，其两端分别设有信号输入端口和信号输出端口，其内部设有空腔；
若干个悬空支撑结构，平行设置在所述容腔的底部；
若干根传输线，沿轴线方向依次分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构均架设有一根传输线；最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接所述信号输入端口，最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接所述信号输出端口。
在一种可能的实施例中，所述信号输入端口，包括：
输入同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输入内导体段，绝缘设置在所述输入同轴接口中，与最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接；
所述信号输出端口，包括：
输出同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输出内导体段，绝缘设置在所述输出同轴接口中，与最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接。
在一种可能的实施例中，所述传输线的长度为传输信号波长的1/4。
在一种可能的实施例中，所述若干个悬空支撑结构沿轴线方向依次等间距分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间。
在一种可能的实施例中，所述悬空支撑结构，包括：绝缘平台结构；其中，所述绝缘平台结构设置在所述容腔的底部的两个突出部之间，或，设置在所述容腔的侧壁和所述容腔的底部的一个突出部之间。
第二方面，本发明实施例提供了一种高频射频器件，包括高频射频电路，所述高频射频电路中包括，高频带通滤波器；
所述高频带通滤波器包括：
矩形外导体，其两端分别设有信号输入端口和信号输出端口，其内部设有空腔；
若干个悬空支撑结构，平行设置在所述容腔的底部；
若干根传输线，沿轴线方向依次分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构均架设有一根传输线；最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接所述信号输入端口，最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接所述信号输出端口。
在一种可能的实施例中，所述信号输入端口，包括：
输入同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输入内导体段，绝缘设置在所述输入同轴接口中，与最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接；
所述信号输出端口，包括：
输出同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输出内导体段，绝缘设置在所述输出同轴接口中，与最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接。
在一种可能的实施例中，所述传输线的长度为传输信号波长的1/4。
在一种可能的实施例中，所述若干个悬空支撑结构沿轴线方向依次等间距分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间。
在一种可能的实施例中，所述悬空支撑结构，包括：绝缘平台结构；其中，所述绝缘平台结构设置在所述容腔的底部的两个突出部之间，或，设置在所述容腔的侧壁和所述容腔的底部的一个突出部之间。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明中的传输线在悬空支撑结构架设下，悬空于矩形外导体内部，形成了微同轴传输线结构，若干根传输线之间构成耦合线节结构，提供了高频滤波的功能。本发明整体结构简单，能够有效降低高频带通滤波器的尺寸。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的流程图；
图2为图1的内部结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的S11仿真结果示意图；
图4为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的信号输入端口的S21仿真结果示意图；
图5为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的信号输出端口的S21仿真结果示意图。
附图标记说明：100为高频带通滤波器，200为矩形外导体，210为信号输入端口，220为信号输出端口，300为悬空支撑结构300，310为绝缘平台结构，320为突出部，400为传输线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的结构示意图，图2为图1的内部结构示意图，该高频带通滤波器100包括：矩形外导体200、若干个悬空支撑结构300和若干根传输线400。
具体的，悬空支撑结构300的总数不小于2个，传输线400的总数不小于1跟。
传输线400和矩形外导体200的材质均可以采用铜金属。
矩形外导体200的两端分别设有信号输入端口210和信号输出端口220，矩形外导体200的内部设有空腔。
具体的，信号输入端口210，可以包括：输入同轴接口和输入内导体段。输入同轴接口设置在矩形外导体200的一端，与空腔连通；输入内导体段设置在输入同轴接口中，与输入同轴接口绝缘连接，并与最靠近信号输入端口210的传输线400电性连接。
具体的，信号输出端口220，可以包括：输出同轴接口和输出内导体段。输出同轴接口设置在矩形外导体200的一端，与空腔连通；输出内导体段设置在输出同轴接口中，与输出同轴接口绝缘连接，并与最靠近信号输出端口220的传输线400电性连接。
所有的悬空支撑结构300均平行设置在容腔的底部。
具体的，若干个悬空支撑结构300可以沿矩形外导体200的轴线方向依次等间距分布在所述信号输入端口210和所述信号输出端口220之间。
悬空支撑结构300，可以包括：绝缘平台结构310。
绝缘平台结构310有两种悬空方式，一种为设置在所述容腔的底部的两个突出部320之间，另一种为设置在所述容腔的侧壁和所述容腔的底部的一个突出部320之间。
实际应用中，绝缘平台结构310的材质可以采用延展性较好的绝缘物质。
所有的传输线400沿矩形外导体200的轴线方向，依次分布在所述信号输入端口210和所述信号输出端口220之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构300均架设有一根传输线400；最靠近所述信号输入端口210的传输线400电性连接信号输入端口210，最靠近信号输出端口220的传输线400电性连接所述信号输出端口220。
具体的，传输线400的长度可以为传输信号波长的1/4，从而形成较好的滤波性能。
本实施例中，传输线400用来传递信号，传输线400在悬空支撑结构300架设下，悬空于矩形外导体200内部，避免传输线400与矩形外导体200连接短路，形成了微同轴传输线结构。在该微同轴传输线结构中，矩形外导体200即为地线，若干根传输线400之间构成耦合线节结构，每节耦合线节即为一节半波长谐振器，通过各耦合线节耦合连接，提供了高频滤波的功能。本实施例整体结构简单，能够有效降低高频带通滤波器100的尺寸。
本实施例的带通频率跟传输线400的长度、宽度和耦合间距有关，计算过程先计算奇偶模阻抗，然后通过软件模拟，即可获得不同带通频率的高频带通滤波器100结构。
应用案例
本实施例采用上述结构，设计了一个占用面积大小为6mm*3mm、中心频率为90GHz、带宽83GHz至97GHz的高频带通滤波器100。
为了说明本应用案例的优异带通滤波性能，本实施例还利用HFSS(HighFrequency Structure Simulator，高频结构仿真)软件对该高频带通滤波器100进行仿真分析。
图3为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的S11仿真结果示意图，用于显示该高频带通滤波器的对不同频率射频信号的反射能力。
图4为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的信号输入端口的S21仿真结果示意图，可见其83GHz至97GHz的射频信号的损失较小，有良好的带通滤波性能。
图5为本发明实施例提供的一种高频带通滤波器的信号输出端口的S21仿真结果示意图，可见其83GHz至97GHz的射频信号的损失较小，有良好的带通滤波性能。
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种高频射频器件，该高频射频器件中设有高频射频电路，该高频射频电路中包括上文任一所述的高频带通滤波器100，该高频带通滤波器100的结构在此不予以赘述。
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例中的传输线在悬空支撑结构架设下，悬空于矩形外导体内部，形成了微同轴传输线结构，若干根传输线之间构成耦合线节结构，提供了高频滤波的功能。本发明实施例整体结构简单，能够有效降低高频带通滤波器的尺寸。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种高频带通滤波器，其特征在于，包括：
矩形外导体，其两端分别设有信号输入端口和信号输出端口，其内部设有空腔；
若干个悬空支撑结构，平行设置在所述容腔的底部；
若干根传输线，沿轴线方向依次分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构均架设有一根传输线；最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接所述信号输入端口，最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接所述信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的高频带通滤波器，其特征在于，所述信号输入端口，包括：
输入同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输入内导体段，绝缘设置在所述输入同轴接口中，与最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接；
所述信号输出端口，包括：
输出同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输出内导体段，绝缘设置在所述输出同轴接口中，与最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接。
3.根据权利要求1所述的高频带通滤波器，其特征在于，所述传输线的长度为传输信号波长的1/4。
4.根据权利要求1所述的高频带通滤波器，其特征在于，所述若干个悬空支撑结构沿轴线方向依次等间距分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间。
5.根据权利要求4所述的高频带通滤波器，其特征在于，所述悬空支撑结构，包括：绝缘平台结构；其中，所述绝缘平台结构设置在所述容腔的底部的两个突出部之间，或，设置在所述容腔的侧壁和所述容腔的底部的一个突出部之间。
6.一种高频射频器件，包括高频射频电路，其特征在于，所述高频射频电路中包括，高频带通滤波器；
所述高频带通滤波器包括：
矩形外导体，其两端分别设有信号输入端口和信号输出端口，其内部设有空腔；
若干个悬空支撑结构，平行设置在所述容腔的底部；
若干根传输线，沿轴线方向依次分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间；其中，每两个相邻的悬空支撑结构均架设有一根传输线；最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接所述信号输入端口，最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接所述信号输出端口。
7.根据权利要求6所述的高频射频器件，其特征在于，所述信号输入端口，包括：
输入同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输入内导体段，绝缘设置在所述输入同轴接口中，与最靠近所述信号输入端口的传输线电性连接；
所述信号输出端口，包括：
输出同轴接口，设置在所述矩形外导体的一端，与所述空腔连通；
输出内导体段，绝缘设置在所述输出同轴接口中，与最靠近所述信号输出端口的传输线电性连接。
8.根据权利要求6所述的高频射频器件，其特征在于，所述传输线的长度为传输信号波长的1/4。
9.根据权利要求6所述的高频射频器件，其特征在于，所述若干个悬空支撑结构沿轴线方向依次等间距分布在所述信号输入端口和所述信号输出端口之间。
10.根据权利要求9所述的高频射频器件，其特征在于，所述悬空支撑结构，包括：绝缘平台结构；其中，所述绝缘平台结构设置在所述容腔的底部的两个突出部之间，或，设置在所述容腔的侧壁和所述容腔的底部的一个突出部之间。
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2021
- 2021-07-09 CN CN202110780814.1A patent/CN113540715A/zh active Pending
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