寬帶小型化濾波器的研究設計.pdf

1、隨著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展，有限的電磁波頻譜資源對于越來越多的系統(tǒng)應用而言顯得尤其擁擠，因此寬帶系統(tǒng)是下一代通信發(fā)展的必然趨勢。寬帶濾波器作為寬帶通信系統(tǒng)中的關鍵器件之一，其設計與研究顯得尤為重要。實際應用不僅要求它帶寬寬、頻率選擇性高，而且要求結構簡單、尺寸緊湊、易加工。設計高性能的寬帶小型化濾波器具有極為重要的現(xiàn)實意義和應用價值。
　　本文就如何設計寬帶濾波器以及實現(xiàn)其小型化進行了深入的研究，基于奇偶模分析方法及交叉耦合諧振器綜合

2、理論，在三個寬通帶范圍內提出了一系列體積小、結構緊湊、頻率選擇性高的濾波器。論文的研究內容與成果主要分為以下幾個部分。
　　首先，本文對寬通帶濾波器設計中常用的奇偶模方法進行了深入的分析，并以短路枝節(jié)加載諧振器為例闡明其使用方法和原理。同時，詳述了廣義切比雪夫濾波器傳遞函數(shù)理論，并在此基礎上闡述出了N階及N+2階交叉耦合濾波器的耦合矩陣綜合，采用目標函數(shù)的優(yōu)化算法對具有混合交叉耦合的矩陣進行優(yōu)化提出，實例驗證了理論分析的有效性。<

3、br>　　其次，為滿足FCC對3.1-10.6GHz超寬帶濾波器的設計要求，論文創(chuàng)新性的提出了一種中心短路枝節(jié)加載的四模諧振器結構，利用奇偶模理論分析了新型諧振器結構參數(shù)對通帶內四個諧振頻率的影響。將四模諧振器枝節(jié)折疊改進后設計實現(xiàn)的濾波器不僅頻率選擇性好，而且結構更加緊湊。論文還研究了超寬帶濾波器在帶內產生陷波的方法：在端口引入折疊耦合枝節(jié)和缺陷地，可以實現(xiàn)超寬帶濾波器通帶內單個可調陷波；雙陷波超寬帶濾波器通過在四模諧振器上耦合雙模諧

4、振器實現(xiàn)。
　　再次，針對第五代移動通信5G基站中對高頻寬帶濾波器的設計要求，設計了結構緊湊的9-15GHz寬帶濾波器。在傳統(tǒng)環(huán)形諧振器基礎上提出了折疊枝節(jié)加載環(huán)形諧振器(FS-SLR)結構，利用奇偶模理論對新型諧振器傳輸零點進行分析，推導了該諧振器的傳輸零點閉合公式，基于FS-SLR實現(xiàn)的寬帶濾波器具有更高的零點調節(jié)自由度。兩個FS-SLR直接耦合級聯(lián)得到的濾波器性具有更好的頻率選擇性。將FS-SLR諧振器枝節(jié)嵌入到環(huán)形諧振器內

5、部得到的內嵌折疊枝節(jié)加載環(huán)形諧振器(EFS-SLR)濾波器具有更小的尺寸。
　　最后，針對某研究所項目對低頻寬帶濾波器高性能、小型化的設計要求，論文提出基于LTCC技術的四階短路分支線加載階躍阻抗諧振器(SSL-SIR)。耦合參數(shù)提取及SSL-SIR濾波器結構的設計證實該設計在1.6-2.9GHz內形成良好的帶內特性。此外，通過增強不相鄰諧振器之間的交叉耦合的結構改進，有效提高了濾波器的頻率選擇性，實現(xiàn)的濾波器體積僅有6×6×1.