一种超宽带共模滤波器

本发明属于电磁兼容领域，具体涉及一种超宽带共模滤波器。

背景技术：

1、在高速数字电路系统中，用于支持高速差模信号传输的传输线主要包括耦合微带线和耦合带状线两类。运用这两类传输线，设计用于保护差模信号完整传输并抑制宽频带共模噪声的共模滤波器已成为电磁兼容领域的研究热点。

2、针对耦合微带线，在研究的初始阶段，缺陷地结构因其优良的带阻电磁特性及平面结构而备受关注，并被首先运用于宽带共模滤波器的设计中。尽管缺陷地结构可被用于实现优良的宽带共模抑制性能，但其也易在高频区域产生寄生电磁辐射，从而影响周围电子器件的正常工作。

3、目前针对支持差模信号传输的耦合带状线研究尚处于起步阶段。与面向耦合微带线的共模滤波器相比，基于耦合带状线的设计更具挑战性。一方面，耦合带状线具有上、下两层金属地层，因此基于耦合带状线结构设计的谐振结构一般都具有较高的品质因数，这也使得共模抑制带宽的展宽不可避免地成为主要的设计挑战。另一方面，双金属地层会相互对另一金属地层上的谐振结构起到屏蔽作用，因此，在设计基于耦合带状线的共模滤波器时，还需考虑抑制双金属地层的电磁屏蔽效果。现有的共模滤波器存在受限于谐振器较高的q值（品质因数）导致共模吸收带宽较窄的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提出了一种超宽带共模滤波器，结合多个谐振腔结构和参考地层上多个个槽线谐振器，有效抑制了差分耦合带状线双金属地层的相互屏蔽作用，增加了共模抑制带宽，保护了高速差模信号的信号完整性。

2、为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明提供了一种超宽带共模滤波器，包括：参考地层，以及位于参考地层上方沿参考地层延伸方向依次间隔排列的多个谐振腔；各谐振腔包括第一金属地层、通过金属柱阵列与第一金属地层连接的第二金属地层和设置在两个金属地层中间的差分耦合带状线；相邻两个谐振腔中的差分耦合带状线相互连接；所述第二金属地层与第一金属柱一端连接，第一金属柱另一端连接参考地层；所述参考地层上设置有多个槽线谐振器。

4、可选的，所述差分耦合带状线包括第一带状线和第二带状线，第一带状线和第二带状线均呈蜿蜒状，且沿aa1对称面对称分布；所述aa1对称面贯穿多个谐振腔的中心位置且垂直于两个金属地层。

5、可选的，所述第一带状线和第二带状线均包括带状线输入端、多个第一带状线枝节、多个第二带状线枝节和带状线输出端；所述多个第二带状线枝节分别和多个所述第一带状线枝节交错连接形成蜿蜒状枝节，带状线输入端和带状线输出端分别连接在蜿蜒状枝节两端。

6、可选的，所述金属柱阵列置于与aa1对称面平行的谐振腔两侧。

7、可选的，所述金属柱阵列包括等间距排列的多个金属柱。

8、可选的，所述槽线谐振器包括第一槽线、与第一槽线连接的第二槽线、与第二槽线连接的第三槽线；所述槽线谐振器关于aa1对称面对称，所述第一槽线与第三槽线均呈蜿蜒状，所述第二槽线呈c字型，且开口方向朝向aa1对称面的a侧。

9、可选的，所述第一槽线和第三槽线均包括多个第一槽线枝节和多个第二槽线枝节，多个所述第一槽线枝节和多个所述第二槽线枝节交错连接。

10、可选的，所述第二槽线包括第一槽线分支、第二槽线分支和第三槽线分支；所述第一槽线分支与第一槽线连接；所述第二槽线分支一端与第一槽线分支连接，另一端与第三槽线分支连接；所述第三槽线分支与第三槽线连接。

11、可选的，所述第二槽线分支处于相邻两个谐振腔的间隔处的正下方。

12、可选的，第一金属地层平面与第二金属地层平面之间，以及第二金属地层平面与参考地层之间均填充介质rogers 4003，所述rogers 4003的相对介电常数为3.55，损耗角正切为0.0027；所述第一金属地层平面为第一金属地层所在的平面，所述第二金属地层平面为第二金属地层所在的平面；所述第一金属地层平面、第二金属地层平面大小均与参考地层相同。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果：

14、本发明提出了一种超宽带共模滤波器，结合多个谐振腔结构和参考地层上多个槽线谐振器，有效抑制了差分耦合带状线双金属地层的相互屏蔽作用，增加了共模抑制带宽，保护了高速差模信号的信号完整性；

15、本发明采用金属柱阵列实现了第一金属地层和第二金属地层的互联，与差分耦合带状线共同构成谐振腔，抑制了差分耦合带状线双金属地层的相互屏蔽作用；

16、本发明采用多个谐振腔间隔级联的方式以展宽共模抑制带宽，所述间隔级联为相邻谐振腔之间存在间隙，且内部差分耦合带状线相互连接；

17、本发明在参考地层构建槽线谐振器以在共模激励下引入额外的谐振模式，进一步拓展了共模抑制带宽，有效克服了谐振腔高q值导致的共模抑制带宽过窄的问题。

技术特征：

1.一种超宽带共模滤波器，其特征在于，包括：参考地层，以及位于参考地层上方沿参考地层延伸方向依次间隔排列的多个谐振腔；各谐振腔包括第一金属地层、通过金属柱阵列与第一金属地层连接的第二金属地层和设置在两个金属地层中间的差分耦合带状线；相邻两个谐振腔中的差分耦合带状线相互连接；所述第二金属地层与第一金属柱一端连接，第一金属柱另一端连接参考地层；所述参考地层上设置有多个槽线谐振器。

2.根据权利要求1所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述差分耦合带状线包括第一带状线和第二带状线，第一带状线和第二带状线均呈蜿蜒状，且沿aa1对称面对称分布；所述aa1对称面贯穿多个谐振腔的中心位置且垂直于两个金属地层。

3.根据权利要求2所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述第一带状线和第二带状线均包括带状线输入端、多个第一带状线枝节、多个第二带状线枝节和带状线输出端；多个所述第二带状线枝节分别和多个所述第一带状线枝节交错连接形成蜿蜒状枝节，带状线输入端和带状线输出端分别连接在蜿蜒状枝节两端。

4.根据权利要求2所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述金属柱阵列置于与aa1对称面平行的谐振腔两侧。

5.根据权利要求4所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述金属柱阵列包括等间距排列的多个金属柱。

6.根据权利要求2所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述槽线谐振器包括第一槽线、与第一槽线连接的第二槽线、与第二槽线连接的第三槽线；所述槽线谐振器关于aa1对称面对称，所述第一槽线与第三槽线均呈蜿蜒状，所述第二槽线呈c字型。

7.根据权利要求6所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述第一槽线和第三槽线均包括多个第一槽线枝节和多个第二槽线枝节，多个所述第一槽线枝节和多个所述第二槽线枝节交错连接。

8.根据权利要求6所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述第二槽线包括第一槽线分支、第二槽线分支和第三槽线分支；所述第一槽线分支与第一槽线连接；所述第二槽线分支一端与第一槽线分支连接，另一端与第三槽线分支连接；所述第三槽线分支与第三槽线连接。

9.根据权利要求8所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：所述第二槽线分支处于相邻两个谐振腔的间隔处的正下方。

10.根据权利要求1所述的超宽带共模滤波器，其特征在于：第一金属地层平面与第二金属地层平面之间，以及第二金属地层平面与参考地层之间均填充介质rogers 4003，所述rogers 4003的相对介电常数为3.55，损耗角正切为0.0027；所述第一金属地层平面为第一金属地层所在的平面，所述第二金属地层平面为第二金属地层所在的平面；所述第一金属地层平面、第二金属地层平面大小均与参考地层相同。

技术总结本发明公开了一种超宽带共模滤波器，包括：参考地层，以及位于参考地层上方沿参考地层延伸方向依次间隔排列的多个谐振腔；各谐振腔包括第一金属地层、通过金属柱阵列与第一金属地层连接的第二金属地层和设置在两个金属地层中间的差分耦合带状线；相邻两个谐振腔中的差分耦合带状线相互连接；所述第二金属地层与第一金属柱一端连接，第一金属柱另一端连接参考地层；所述参考地层上设置有多个槽线谐振器；本发明结合多个谐振腔结构和参考地层上多个槽线谐振器，有效抑制了差分耦合带状线双金属地层的相互屏蔽作用，增加了共模抑制带宽，保护了高速差模信号的信号完整性。技术研发人员：于正永,华山,潘志恒,仇方琦,陈培秋,朱东进,唐施子亮,孙云龙受保护的技术使用者：江苏电子信息职业学院技术研发日：技术公布日：2024/7/29