本技术涉及微波通信，具体涉及一种基于tssir结构的三通带滤波器。
背景技术：
1、随着通信行业的发展，多标准通信系统并存是当下通信行业的现状。因此，为更好的支持多标准、不同频率的通信系统，多频带滤波器作为通信系统中的关键器件，得到了广泛的研究。
2、在传统方法中，为满足对多个频带信号的筛选，通常采用多个不同频带的滤波器分别筛选对应频带的信号，例如基于多模谐振器的三通带滤波器、基于谐振器(slr)和缺陷地(dgs)结构的三通带滤波器、基于高温超导材料的三通带滤波器、基于阶梯阻抗谐振器（sir）组成的三通带滤波器。这些设计结构都非常复杂，制造工艺难度大，尺寸不具备小型化特性，难以满足不了当下通信系统的滤波器小型化的需求。
技术实现思路
1、本技术提供了一种基于tssir结构的三通带滤波器，实现了三通带滤波器的小型化。
2、第一方面，本技术提供了一种基于tssir结构的三通带滤波器，所述三通带滤波器，包括：第一阻抗谐振器、微带传输器和第二阻抗谐振器；
3、所述第一阻抗谐振器与所述微带传输器连接；所述微带传输器与所述第二阻抗谐振器；
4、所述第一阻抗谐振器和所述第二阻抗谐振器为1/4波长三节阶阻抗谐振器，且所述1/4波长三节阶阻抗谐振器的第三段阶与第二段阶的阻抗比为0.75，第二段阶与第一段阶阻抗比为0.66。
5、在上述技术方案中，该三通带滤波器包括第一阻抗谐振器、微带传输器和第二阻抗谐振器，其中第一阻抗谐振器与微带传输器连接，微带传输器又与第二阻抗谐振器相连。
6、值得注意的是，所述第一阻抗谐振器和所述第二阻抗谐振器均为1/4波长三节阶阻抗谐振器结构。这种tssir结构的精髓在于通过调节三个阶段的阻抗比，可以实现三个通带频率的灵活控制。具体而言，1/4波长三节阶阻抗谐振器的第三段阶与第二段阶的阻抗比为0.75，第二段阶与第一段阶的阻抗比为0.66。
7、根据阻抗阶梯理论和微波滤波器设计原理，通过合理设置tssir各段的阻抗比，可以确定不同谐振频率的位置，进而将三个通带分别定位在所需的频率点上。这样一来，只需调整tssir结构中不同阻抗节点的阻抗值，即可灵活控制三个通带的中心频率，从而实现了三通带滤波器频率可调谐的特性，克服了现有技术无法灵活调节通带频率的缺陷。
8、同时，由于采用了tssir紧凑的结构形式，该三通带滤波器具有体积小、尺寸紧凑的优势，有利于实现高度集成和小型化。综上所述，本发明不但提出了频率可调的创新型三通带滤波器结构，而且兼顾了小型化的设计要求，是一种行之有效的技术方案，具有极佳的应用前景。
9、可选的，所述第一阻抗谐振器，包括：信号输入馈线（1）、第一g型开路枝节线（2）、第一l型开路枝节线（3）、第一短路枝节线（4）和第一接地孔（6）；
10、所述第一g型开路枝节线（2）的上端与所述微带传输器连接；所述第一g型开路枝节线（2）的下端与逆时针旋转90°的所述第一l型开路枝节线（3）的上端连接；所述第一l型开路枝节线（3）的下端与所述第一短路枝节线（4）的上端连接；所述第一短路枝节线（4）的下端的最下方设有第一接地孔（6）。
11、在上述技术方案中，所述的第一阻抗谐振器采用了一种精心设计的结构形式，包括信号输入馈线(1)、第一g型开路枝节线(2)、第一l型开路枝节线(3)、第一短路枝节线(4)和第一接地孔(6)。其中，第一g型开路枝节线(2)的上端与微带传输器相连，下端与逆时针旋转90度后的第一l型开路枝节线(3)的上端相连。第一l型开路枝节线(3)的下端又与第一短路枝节线(4)的上端相连，第一短路枝节线(4)的下端最下方则设置有第一接地孔(6)。
12、该结构通过巧妙地将g型开路枝节线、l型开路枝节线和短路枝节线有机结合，利用了电流在开路处的反射特性和在短路处的反向放电特性，形成了特殊的电流分布，使得在该谐振器结构中引入了多个谐振频点。同时，这些谐振频率可通过调节各段传输线的特性阻抗值来控制，从而实现了三个通带频率的可调控能力。
13、值得一提的是，该tssir结构布局紧凑、结构简单，在制造加工方面具有较高的可行性。与此同时，采用微带线路形式，避免了使用体积庞大的三维谐振腔，有利于该滤波器实现小型化和高度集成。
14、可选的，所述三通带滤波器还包括微波基板，其中所述微波基板的介电常数为4.4、损耗角正切为0.002，介质厚度为0.8mm的fr4。
15、在上述技术方案中，在本发明的三通带滤波器设计中，所选用的微波基板材料是非常关键的一个环节。基板材料的电性能参数直接影响到整个滤波器电路的工作特性。
16、本发明所采用的微波基板材料是介电常数为4.4、损耗角正切为0.002、介质厚度为0.8mm的fr4基板。fr4是当前应用较为广泛的一种环氧树脂玻璃纤维复合材料，价格低廉、加工性能良好。
17、首先，fr4基板的介电常数为4.4，这使得微带线路的尺寸相对较小，有利于实现该三通带滤波器的小型化和紧凑化设计目标。介电常数较高有助于缩小电路尺寸，但过高则会增大电能损耗。因此4.4的介电常数值可谓是一个合理的折中选择。其次，损耗角正切为0.002，意味着fr4基板的介质损耗非常低。损耗角正切越小，表明基板对高频信号的衰减就越小，从而保证了该三通带滤波器在通带内具有理想的低插入损耗特性。再者，0.8mm的适中厚度为后续电路的制造加工提供了有利条件。过薄的基板容易在加工时出现变形，而过厚则会增加制造成本和工艺难度。因此，0.8mm的厚度选择既满足了电路布局需求，又确保了可靠的制造工艺可行性。
18、可选的，所述微带传输器的厚度35um。
19、在上述技术方案中，在该三通带滤波器的设计中，微带传输器的参数选择同样扮演着至关重要的角色。本发明采用了厚度为35um、特性阻抗为50ω的1/4波长微带传输线作为微带传输器。
20、首先，35um的微带线路厚度是一个较为常见的值，能够在一定程度上减小传输损耗，提高微带线路的传输效率。线路越厚，其导体损耗就越小、质量因数越高。但过厚的线路也会增加制造难度和成本。因此，35um能够兼顾了损耗和工艺两方面的需求，是一个相对理想的选择。
21、其次，所述微带传输器被设计为特性阻抗值为50ω。50ω是当前微波电路中最常用的标准阻抗值，与大部分仪器设备和射频元器件的端口阻抗相匹配，能有效减小不匹配损耗，确保信号能量在微带线路内高效传输。再者，该微带传输线的电长度设计为1/4波长。1/4波长的特性使得该微带线路在两端具有开路和短路的无源终端特性，能够与tssir结构的双开路和双短路端相匹配，从而保证了微带传输线与tssir之间的高效能量耦合，避免了不必要的反射和功率损失。
22、可选的，所述第二阻抗谐振器，包括：信号输出馈线（7）、第二g型开路枝节线（8）、第二l型开路枝节线（9）、第二短路枝节线（10）和第二接地孔（11）；
23、所述第二g型开路枝节线（8）的上端与所述微带传输器连接；所述第二g型开路枝节线（8）的下端与顺时针旋转90°的所述第二l型开路枝节线（9）的上端连接；所述第二l型开路枝节线（9）的下端与所述第二短路枝节线（10）的上端连接；所述第二短路枝节线（10）的下端的最下方设有第二接地孔（11）。
24、在上述技术方案中，本发明中的第二阻抗谐振器采用了与第一阻抗谐振器结构对称的设计形式，包括信号输出馈线(7)、第二g型开路枝节线(8)、第二l型开路枝节线(9)、第二短路枝节线(10)和第二接地孔(11)。其中，第二g型开路枝节线(8)的上端与微带传输器相连，下端则与顺时针旋转90度后的第二l型开路枝节线(9)的上端相连。第二l型开路枝节线(9)的下端又与第二短路枝节线(10)的上端相连，第二短路枝节线(10)的下端最下方设置有第二接地孔(11)。
25、该第二阻抗谐振器的结构布局与第一阻抗谐振器如出一辙，与之形成对称设计。这种对称结构设计使得输入端和输出端在电路布局上保持了对等性，有利于提高整个滤波器电路的平衡性和对称性，从而获得更优异的频率选择性和通带特性。
26、同时，第二阻抗谐振器中g型开路枝节线、l型开路枝节线以及短路枝节线的精心排布，与第一阻抗谐振器一样，能够形成特殊的电流分布，在该谐振器结构中引入额外的谐振频点，为实现三个可控通带奠定了基础。
27、值得一提的是，输出端设置的第二接地孔(11)为后续电路封装提供了方便，可靠地将微波信号的地线与金属外壳相连，有效地隔离了外部干扰，提高了抗干扰能力。
28、可选的，所述微带传输器为特性阻抗为50ω的1/4波长微带传输线。
29、在上述技术方案中，在该三通带滤波器的设计中，微带传输器被赋予了50ω的特性阻抗值，这一设计选择体现了深谋远虑，具有重要的理论依据和实际意义。
30、首先，50ω是当前微波电路领域中被广泛采用的标准特性阻抗值。绝大多数微波元器件、射频模块以及测试设备的输入输出端口都默认为50ω阻抗。因此，将微带传输器的特性阻抗设置为50ω，可以实现与外部电路、器件的阻抗匹配，最大程度减小了不匹配损耗，确保了微波能量在整个传输过程中的高效传递。其次，50ω特性阻抗对应的微带线路尺寸较为适中，能够在有限的基板面积内布局出足够的电路线路，且制造工艺要求不算太过苛刻，有利于该三通带滤波器实现紧凑型和高可靠性的设计目标。再者，该微带传输器与两侧的第一阻抗谐振器和第二阻抗谐振器均采用了相同的50ω特性阻抗设计，保证了三者在连接点处形成了理想的阻抗匹配，从而实现了高效的电磁能量耦合，避免了微带线路与谐振器之间的不匹配引入额外损耗。
31、最后，50ω在高频电路中属于中等阻抗值，相比极高或极低阻抗，在抗电磁干扰、降低辐射等方面具有一定优势，有助于提高整个滤波器电路的抗干扰性能。
32、可选的，所述第一阻抗谐振器和所述第二阻抗谐振器的每一段阶阻抗谐振器在1ghz处的电长度为25.6°。
33、在上述技术方案中，在该三通带滤波器设计中，第一阻抗谐振器和第二阻抗谐振器中每一段阶阻抗谐振器在1ghz处的电长度被精心设置为25.6°，这一参数选择体现了严谨的理论计算和优化，对于实现理想的三通带滤波特性至关重要。
34、首先需要指出的是，本发明所采用的是1/4波长三节阶阻抗谐振器(tssir)结构，每个谐振器被划分为三个不同阻抗的节段。为了使该tssir结构产生三个不同的谐振频点，需要对各节段的电长度进行精心设计，从而引入特定的相位差。
35、1ghz作为参考频率，每段阶阻抗谐振器在该频点处的电长度被设为25.6°，这一特殊的电长度值使得在1ghz附近波导结构中出现一个λ/4的相位差。根据波导理论，当波导电长度为λ/4时，相位差也正好达到90°，导致开路端的电压为最大值，形成一个谐振频点。
36、通过在1ghz附近引入这一谐振频率，为实现三通带特性奠定了基础。同时，各节段的精心设计的长度比例，使得电长度在其他频率点处也产生特定的相位差，最终在整个tssir结构中形成了另外两个谐振频率，实现了理想的三通带滤波特性。值得一提的是，25.6°的电长度对应的物理长度较短，不但有利于缩小整个滤波器的体积，而且降低了较长传输线路带来的损耗，从而保证了该三通带滤波器在通带内的低插入损耗性能。
37、可选的，所述第一g型开路枝节线（2）的特性阻抗为70ω、第一l型开路枝节线（3）的特性阻抗为46ω、第一短路枝节线（4）的特性阻抗为35ω。
38、在上述技术方案中，该三通带滤波器中，第一阻抗谐振器的三个主要传输线路段分别被赋予了不同的特性阻抗值：第一g型开路枝节线(2)的特性阻抗为70ω、第一l型开路枝节线(3)的特性阻抗为46ω、第一短路枝节线(4)的特性阻抗为35ω。这些参数值的精心设置体现了理论计算的精髓，对实现理想的三通带滤波性能至关重要。
39、根据阻抗阶梯理论，通过在四端口谐振器结构中设置不同的特性阻抗比，可以在特定频率点处引入额外的谐振频率。本发明所采用的1/4波长三节阶阻抗谐振器(tssir)结构，正是基于这一原理设计而成。
40、具体来说，第一g型开路枝节线(2)的70ω阻抗是该tssir结构的最高阻抗段。与连接它的50ω微带传输器相比，这一阻抗突变将在特定频率点处引入一个谐振频率，为实现三通带滤波特性奠定基础。接下来，第一l型开路枝节线(3)的46ω阻抗低于前一段，这一阻抗阶梯的设置使得在另一频率点处也出现谐振频率。同理，第一短路枝节线(4)35ω的最低阻抗将在第三个频率点引入最后一个谐振频率。三个不同的特性阻抗节点通过精心设计的阻抗比例，最终使tssir结构产生了三个不同的谐振频点，每个频点对应一个通带，从而实现了理想的三通带滤波性能。值得一提的是，这些特性阻抗值不但与理论吻合，而且对应的线路宽度在可加工制造范围内，具有极高的可行性。同时，避免了极高极低阻抗线路，有利于降低传输损耗，提升通带性能。
41、可选的，所述第一l型开路枝节线（3）的宽度为2.1mm。
42、在上述技术方案中，在该三通带滤波器的第一阻抗谐振器结构中，第一l型开路枝节线(3)被赋予了2.1mm的线路宽度，这一参数设置不但与该节点46ω的特性阻抗值高度吻合，而且对于实现滤波器的整体优异性能起到了关键作用。
43、根据微带线路理论，给定基板参数和工作频率，微带线路的宽度将决定其特性阻抗值。换言之，46ω这一特性阻抗值对应了一个理论计算的最佳线路宽度值，只有当第一l型开路枝节线(3)的宽度精准设置为2.1mm时，才能获得所需的46ω特性阻抗。
44、准确的46ω特性阻抗对于形成tssir结构中的一个谐振频点至关重要。如前所述，tssir结构通过在四端口谐振器内设置不同特性阻抗比，从而在不同频率点处引入谐振频率。第一l型开路枝节线(3)的46ω阻抗节点正是实现其中一个谐振频率的关键所在。只有当第一l型开路枝节线(3)的宽度被精准控制在2.1mm时，才能保证46ω这一阻抗值的准确实现，进而使该谐振频率按照理论计算值出现，为三通带滤波特性的实现奠定基础。除了保证谐振频率的准确性，2.1mm的线路宽度本身也为整个滤波器的高性能发挥做出了贡献。这一适中的线路宽度，避免了过窄线路引入的较高损耗，也避免了过宽线路带来的过大占用面积，体现了一个线路尺寸上的最佳权衡。
45、可选的，所述第二g型开路枝节线（8）的特性阻抗为70ω、所述第二l型开路枝节线（9）的特性阻抗为46ω、所述第二短路枝节线（10）的特性阻抗为35ω。
46、在上述技术方案中，在该三通带滤波器设计中，第二阻抗谐振器的三个主要传输线路段同样被赋予了与第一阻抗谐振器相同的特性阻抗值：第二g型开路枝节线(8)的特性阻抗为70ω、第二l型开路枝节线(9)的特性阻抗为46ω、第二短路枝节线(10)的特性阻抗为35ω。这一对称的阻抗设置不仅体现了设计的一致性，更是基于严格的理论分析，对于实现最佳的三通带滤波性能至关重要。
47、正如前文所述，本发明采用的是1/4波长三节阶阻抗谐振器(tssir)结构，通过在四端口谐振器内设置不同的特性阻抗比，可以在特定频率点处引入额外的谐振频率，从而实现期望的多通带滤波特性。
48、第二阻抗谐振器作为输出端的对称结构，自然也需要采用与输入端第一阻抗谐振器相同的阻抗设计，以确保双端的频率响应保持一致。具体来说，70ω的第二g型开路枝节线(8)与微带传输器的阻抗突变引入了第一个谐振频率;46ω的第二l型开路枝节线(9)对应第二个谐振频率，而35ω的第二短路枝节线(10)则是最后一个谐振频率的关键所在。这一对称一致的阻抗设计，不仅确保了tssir结构在双端均能产生预期的三个谐振频点，而且使得输入端和输出端的滤波性能保持了高度一致，避免了频率响应的失衡。这对于最终实现理想平坦的三个通带至关重要。
49、同时，第二阻抗谐振器的阻抗设计还考虑了后续的封装要求。其中，35ω的第二短路枝节线(10)下端设有接地孔，为可靠的电路封装和外壳接地提供了便利，从而有效提高了该滤波器的抗干扰性能。
50、综上，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
51、1、本技术提供的三通带滤波器包括第一阻抗谐振器、微带传输器和第二阻抗谐振器，其中第一阻抗谐振器与微带传输器连接，微带传输器又与第二阻抗谐振器相连。
52、值得注意的是，所述第一阻抗谐振器和所述第二阻抗谐振器均为1/4波长三节阶阻抗谐振器结构。这种tssir结构的精髓在于通过调节三个阶段的阻抗比，可以实现三个通带频率的灵活控制。具体而言，1/4波长三节阶阻抗谐振器的第三段阶与第二段阶的阻抗比为0.75，第二段阶与第一段阶的阻抗比为0.66。根据阻抗阶梯理论和微波滤波器设计原理，通过合理设置tssir各段的阻抗比，可以确定不同谐振频率的位置，进而将三个通带分别定位在所需的频率点上。这样一来，只需调整tssir结构中不同阻抗节点的阻抗值，即可灵活控制三个通带的中心频率，从而实现了三通带滤波器频率可调谐的特性，克服了现有技术无法灵活调节通带频率的缺陷。同时，由于采用了tssir紧凑的结构形式，该三通带滤波器具有体积小、尺寸紧凑的优势，有利于实现高度集成和小型化。综上所述，本发明不但提出了频率可调的创新型三通带滤波器结构，而且兼顾了小型化的设计要求，是一种行之有效的技术方案，具有极佳的应用前景。
53、2、本技术中的第二阻抗谐振器采用了与第一阻抗谐振器结构对称的设计形式，包括信号输出馈线(7)、第二g型开路枝节线(8)、第二l型开路枝节线(9)、第二短路枝节线(10)和第二接地孔(11)。其中，第二g型开路枝节线(8)的上端与微带传输器相连，下端则与顺时针旋转90度后的第二l型开路枝节线(9)的上端相连。第二l型开路枝节线(9)的下端又与第二短路枝节线(10)的上端相连，第二短路枝节线(10)的下端最下方设置有第二接地孔(11)。该第二阻抗谐振器的结构布局与第一阻抗谐振器如出一辙，与之形成对称设计。这种对称结构设计使得输入端和输出端在电路布局上保持了对等性，有利于提高整个滤波器电路的平衡性和对称性，从而获得更优异的频率选择性和通带特性。同时，第二阻抗谐振器中g型开路枝节线、l型开路枝节线以及短路枝节线的精心排布，与第一阻抗谐振器一样，能够形成特殊的电流分布，在该谐振器结构中引入额外的谐振频点，为实现三个可控通带奠定了基础。
54、3、本技术三通带滤波器中，第一阻抗谐振器的三个主要传输线路段分别被赋予了不同的特性阻抗值：第一g型开路枝节线(2)的特性阻抗为70ω、第一l型开路枝节线(3)的特性阻抗为46ω、第一短路枝节线(4)的特性阻抗为35ω。这些参数值的精心设置体现了理论计算的精髓，对实现理想的三通带滤波性能至关重要。根据阻抗阶梯理论，通过在四端口谐振器结构中设置不同的特性阻抗比，可以在特定频率点处引入额外的谐振频率。本发明所采用的1/4波长三节阶阻抗谐振器(tssir)结构，正是基于这一原理设计而成。具体来说，第一g型开路枝节线(2)的70ω阻抗是该tssir结构的最高阻抗段。与连接它的50ω微带传输器相比，这一阻抗突变将在特定频率点处引入一个谐振频率，为实现三通带滤波特性奠定基础。接下来，第一l型开路枝节线(3)的46ω阻抗低于前一段，这一阻抗阶梯的设置使得在另一频率点处也出现谐振频率。同理，第一短路枝节线(4)35ω的最低阻抗将在第三个频率点引入最后一个谐振频率。三个不同的特性阻抗节点通过精心设计的阻抗比例，最终使tssir结构产生了三个不同的谐振频点，每个频点对应一个通带，从而实现了理想的三通带滤波性能。值得一提的是，这些特性阻抗值不但与理论吻合，而且对应的线路宽度在可加工制造范围内，具有极高的可行性。同时，避免了极高极低阻抗线路，有利于降低传输损耗，提升通带性能。
1.一种基于tssir结构的三通带滤波器，其特征在于，所述三通带滤波器，包括：第一阻抗谐振器、微带传输器和第二阻抗谐振器；
2.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第一阻抗谐振器，包括：信号输入馈线（1）、第一g型开路枝节线（2）、第一l型开路枝节线（3）、第一短路枝节线（4）和第一接地孔（6）；
3.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述三通带滤波器还包括微波基板，其中所述微波基板的介电常数为4.4、损耗角正切为0.002，介质厚度为0.8mm的fr4。
4.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述微带传输器的厚度35um。
5.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第二阻抗谐振器，包括：信号输出馈线（7）、第二g型开路枝节线（8）、第二l型开路枝节线（9）、第二短路枝节线（10）和第二接地孔（11）；
6.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述微带传输器为特性阻抗为50ω的1/4波长微带传输线。
7.根据权利要求1所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第一阻抗谐振器和所述第二阻抗谐振器的每一段阶阻抗谐振器在1ghz处的电长度为25.6°。
8.根据权利要求2所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第一g型开路枝节线（2）的特性阻抗为70ω、第一l型开路枝节线（3）的特性阻抗为46ω、第一短路枝节线（4）的特性阻抗为35ω。
9.根据权利要求2所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第一l型开路枝节线（3）的宽度为2.1mm。
10.根据权利要求5所述的三通带滤波器，其特征在于，所述第二g型开路枝节线（8）的特性阻抗为70ω、所述第二l型开路枝节线（9）的特性阻抗为46ω、所述第二短路枝节线（10）的特性阻抗为35ω。
