寬帶小型化濾波器的研究設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展，有限的電磁波頻譜資源對(duì)于越來(lái)越多的系統(tǒng)應(yīng)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(shì)。寬帶濾波器作為寬帶通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件之一，其設(shè)計(jì)與研究顯得尤為重要。實(shí)際應(yīng)用不僅要求它帶寬寬、頻率選擇性高，而且要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、易加工。設(shè)計(jì)高性能的寬帶小型化濾波器具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文就如何設(shè)計(jì)寬帶濾波器以及實(shí)現(xiàn)其小型化進(jìn)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(gè)寬通帶范圍內(nèi)提出了一系列體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、頻率選擇性高的濾波器。論文的研究?jī)?nèi)容與成果主要分為以下幾個(gè)部分。
　　首先，本文對(duì)寬通帶濾波器設(shè)計(jì)中常用的奇偶模方法進(jìn)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(shí)，詳述了廣義切比雪夫?yàn)V波器傳遞函數(shù)理論，并在此基礎(chǔ)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(biāo)函數(shù)的優(yōu)化算法對(duì)具有混合交叉耦合的矩陣進(jìn)行優(yōu)化提出，實(shí)例驗(yàn)證了理論分析的有效性。<

3、br>　　其次，為滿足FCC對(duì)3.1-10.6GHz超寬帶濾波器的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，利用奇偶模理論分析了新型諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)通帶內(nèi)四個(gè)諧振頻率的影響。將四模諧振器枝節(jié)折疊改進(jìn)后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的濾波器不僅頻率選擇性好，而且結(jié)構(gòu)更加緊湊。論文還研究了超寬帶濾波器在帶內(nèi)產(chǎn)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(shí)現(xiàn)超寬帶濾波器通帶內(nèi)單個(gè)可調(diào)陷波；雙陷波超寬帶濾波器通過(guò)在四模諧振器上耦合雙模諧

4、振器實(shí)現(xiàn)。
　　再次，針對(duì)第五代移動(dòng)通信5G基站中對(duì)高頻寬帶濾波器的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊的9-15GHz寬帶濾波器。在傳統(tǒng)環(huán)形諧振器基礎(chǔ)上提出了折疊枝節(jié)加載環(huán)形諧振器(FS-SLR)結(jié)構(gòu)，利用奇偶模理論對(duì)新型諧振器傳輸零點(diǎn)進(jìn)行分析，推導(dǎo)了該諧振器的傳輸零點(diǎn)閉合公式，基于FS-SLR實(shí)現(xiàn)的寬帶濾波器具有更高的零點(diǎn)調(diào)節(jié)自由度。兩個(gè)FS-SLR直接耦合級(jí)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(nèi)

5、部得到的內(nèi)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(duì)某研究所項(xiàng)目對(duì)低頻寬帶濾波器高性能、小型化的設(shè)計(jì)要求，論文提出基于LTCC技術(shù)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(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)證實(shí)該設(shè)計(jì)在1.6-2.9GHz內(nèi)形成良好的帶內(nèi)特性。此外，通過(guò)增強(qiáng)不相鄰諧振器之間的交叉耦合的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，有效提高了濾波器的頻率選擇性，實(shí)現(xiàn)的濾波器體積僅有6×6×1.