雙頻段平面天線與濾波器的協(xié)同設(shè)計.pdf

1、在現(xiàn)代化無線通信系統(tǒng)中,無線通信設(shè)備終端已逐步演變成為個人化的智能設(shè)備,因此其中的射頻前端需要具備多功能且高性能的特點。作為射頻前端的關(guān)鍵部件,濾波器與天線已經(jīng)成為研究的熱點,向著損耗小、小型化、成本低、多頻段方向發(fā)展。一般的設(shè)計中,濾波器和天線是分別獨立設(shè)計的,并使其端口具有相同特性阻抗,然后直接連接。直接連接經(jīng)常會引起阻抗失配,使射頻前端的性能惡化,尤其是濾波器通帶邊緣,還會增加電路的插入損耗。為了避免阻抗失配,必須在兩元件間加入額

2、外的匹配網(wǎng)絡(luò),這樣會加大電路尺寸,不利于小型化。隨著電路集成度不斷提高,為了實現(xiàn)小型化,希望能夠?qū)⑻炀€跟與其相鄰的濾波器集成到一個模塊中。為此,本文首先提出了一種新的小型化雙頻段濾波器設(shè)計方法,為了驗證其有效性,設(shè)計了一種應(yīng)用于WLAN的雙頻段濾波器,進而提出了一種雙頻天線與濾波器協(xié)同設(shè)計的方法。本論文的內(nèi)容主要分以下幾部分:
　　一、介紹了應(yīng)用于射頻通信系統(tǒng)中濾波器與天線的研究現(xiàn)狀,然后介紹了表征其響應(yīng)特性的幾個相關(guān)參數(shù)。

3、>　　二、提出了一種新的小型化雙頻濾波器的設(shè)計方法,為了驗證該方法可行,本文設(shè)計了一種基于階躍阻抗諧振器(SIR)結(jié)構(gòu)的雙頻濾波器,該濾波器工作于2.4 GHz和5.2 GHz,反射系數(shù)都低于-20 dB,插入損耗小于1 dB,相對帶寬FBW均為20％,尺寸為6mm×15 mm(0.08λg1×0.19λg1,λg1為第一通帶中心頻率的導波波長)。
　　三、進行了雙頻天線與濾波器的協(xié)同設(shè)計,即根據(jù)阻抗匹配原則對雙頻濾波器和天線同時

4、進行獨立設(shè)計,然后應(yīng)用本文提出的方法對其協(xié)同。即先將天線當做濾波器負載,可將其作為影響濾波器響應(yīng)特性的關(guān)鍵參數(shù)之一,然后通過綜合考慮這幾個關(guān)鍵參數(shù)實現(xiàn)其性能指標,完成天線與濾波器的協(xié)同設(shè)計。為驗證該方法的可行性,進行了基于階躍阻抗諧振器(SIR)結(jié)構(gòu)的雙頻濾波器與雙頻單極子天線的協(xié)同設(shè)計,工作于2.4 GHz和5.2 GHz,反射系數(shù)都低于-16 dB,相對帶寬FBW分別為10%,8%,尺寸為35 mm×20 mm(0.44λg1×0.