高性能小型化平面濾波器設計與應用研究.pdf

1、濾波器在射頻、微波電路中發(fā)揮著重要作用。不斷出現(xiàn)的無線通訊系統(tǒng)應用對濾波器設計提出了前所未有的挑戰(zhàn)：更高的性能指標、更小的尺寸重量、更低的成本已成為新型濾波器必須滿足的基本要求。本論文基于交叉耦合諧振器濾波器綜合理論，提出了一系列結構緊湊的平面濾波器設計，其具有通帶插損低、帶外抑制指標高、選擇性好、在指定頻率位置具有傳輸零點以及寄生通帶遠離通帶等特性，具有良好的工程應用前景。 首先，本論文系統(tǒng)研究了交叉耦合諧振器濾波器綜合理論。

2、通過優(yōu)化算法提取濾波器的耦合矩陣和加載電阻，以數(shù)值實例證明了優(yōu)化算法的有效性。對指定耦合拓撲結構能實現(xiàn)的有限頻率傳輸零點數(shù)目上限給出了嚴格數(shù)學證明。定義了靈敏度系數(shù)，以之定量描述耦合系數(shù)和諧振器諧振頻率變化對濾波器響應的影響。利用優(yōu)化算法提取源和負載耦合的濾波器耦合矩陣。通過限制諧振器之間的某些直接耦合為零，令源和負載與多個諧振器耦合，或在源至負載間引入多條傳輸路徑，提出了一系列新型耦合拓撲結構，對這些結構的頻率響應作了詳細分析。為減小

3、加工誤差的影響和簡化設計過程，提出通過級聯(lián)單元模塊架構濾波器：各模塊單獨設計，每個模塊產(chǎn)生和控制一個或兩個傳輸零點，相鄰模塊通過非諧振節(jié)點(NRN)連接。利用該技術，一個N階模塊化濾波器可實現(xiàn)N個傳輸零點而無需引入源至負載的耦合。介紹了單胞、雙胞、三胞和四胞模塊的特性并利用其構建高階濾波器。 其次，本論文研究了階躍阻抗諧振器，提出了一系列新穎的濾波器結構。介紹了階躍阻抗發(fā)夾線諧振器濾波器，通過倒置諧振器和級聯(lián)階躍阻抗發(fā)夾線低通濾

4、波器使之分別適于寬通帶和寬阻帶應用?；谛碌牡刃щ娐纺Ｐ屯茖С鲂⌒桶l(fā)夾線諧振器的諧振關系式，利用其構建交叉耦合濾波器。為提高阻帶抑制指標，提出了反對稱饋電結構，該結構可引入一對附加的傳輸零點。根據(jù)電磁場分布詳細研究了這對傳輸零點的產(chǎn)生機理，并對它們的位置作了推導。將階躍阻抗結構整合于六角形開環(huán)諧振器中，基于奇、偶模等效電路模型，分析了其諧振特性。利用六角形階躍阻抗諧振器構建了一系列濾波器，包括切比雪夫型和三胞濾波器。此類濾波器結構緊湊，

5、寄生通帶遠離中心頻率，具有良好的選擇性和帶外抑制指標。提出一種新穎的四分之波長諧振器濾波器，諧振器間通過集總元件耦合。改變集總元件值，即可控制傳輸零點的數(shù)量和位置。濾波器設計靈活，結構緊湊。 再次，本論文研究了雙模諧振器及帶通濾波器。介紹了貼片和缺角作微擾的六角環(huán)形雙模帶通濾波器，根據(jù)場分布特點研究了諧振器的模式分離特性，通過改變微擾的相對位置，實現(xiàn)了一系列具有帶外傳輸零點的雙模濾波器，優(yōu)化提取了這些濾波器的耦合矩陣，并通過級聯(lián)