创新双频带带通滤波器设计
基于SIR的双频带通滤波器的设计与仿真毕业设计
基于SIR的双频带通滤波器的设计与仿真摘要随着无线通信的迅猛发展与需求的不断增加,双频便携式和无线局域网被广泛应用,双频段滤波器也就成为这些通信系统前端的重要器件。
本论文所研究的利用阶梯阻抗谐振器实现双频滤波的方法,与传统的滤波器组合、零极点综合等方法相比,具有结构紧凑、设计灵活等优势,由此设计的双频滤波器其第二通带的频点位置可通过阻抗比Rz与谐振器的长度进行调节。
文中介绍并分析了阶梯阻抗谐振器(Stepped.Impedance.Resonators,SIR)的结构和特性,着重阐述了半波长阶梯阻抗谐振器的基本特性,并分析了这种结构谐振器的优越性与其实现双频的原理。
在此基础上采用半波长SIR谐振器设计了应用于WLAN(无线局域网IEEE.802.1la/b/g)系统的带宽可控的双频段带通滤波器。
关键词双频带通滤波器,阶梯阻抗谐振器,阻抗比Design of Dual-Band Bandpass Filter Using SIRAbstract With the high development and the need of wireless communications, and the dual-band portable telephones and WLAN(wireless local area network)are quite popular, and the dual-band filters become the key components in the front of these communicationssystems. Using the method of Stepped-Impedance-Resonator to realize dual-passband filters is researched in this dissertation, comparing to the traditional methods that combination filters, he synthesis of zeros and poles and so on, they have advantages of compact structure and convenient design, and the second resonant frequency of the designed dual-band filter can be controlled by the impedance ratio Rz and the length of the resonator. The structure and characteristic of Stepped--Impedance--Resonators are presented in this paper,with an emphasis on the half-wavelength Stepped-Impedance-Resonators, the advantages of the SIR and the principle to realize dual-band are researched too. And four dual-passband filters with controllable bandwidths ale proposed for WLAN(IEEE.802.1la/b/g) using half-wavelength resonators.Key words Dual-band filter, SIR, impedanceratio毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。
新型多阶跃枝节加载双频带通滤波器
新型多阶跃枝节加载双频带通滤波器黄春艳;肖中银;寇鑫;储君君;李好【期刊名称】《上海大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(018)005【摘要】A novel dual-band filter using stub-loaded multiple stepped-impedance resonators is proposed. This filter can control each center frequency independently. In order to get more degrees of freedom, the microstrip filter uses a multiple stepped-impedance structure. Due to symmetry of the structure, the traditional even-odd mode analysis can be used. A dual-band filter can easily be obtained by adjusting the impedance ratio and electrical length. The dual-band filter with 3 dB relative bandwidths of 6% and 2.6% can be applied to 2.44 GHz ( WLAN) and 3.50 GHz (WiMAX) , respectively. Simulation results agree well with measurements.%提出一种新型的、各中心频率可调的多阶跃枝节加载双频滤波器,该微带双频滤波器采用多阶跃阻抗结构,通过增加更多的自由度来调节中心频率.由于谐振器为对称结构,所以采用传统的奇-偶模分析方法.通过调整阶跃阻抗的阻抗比和电长度,可以很容易获得一个可独立调节各个中心频率的双频滤波器.该滤波器工作在2.44 GHz(WLAN)和3.50 GHz(WiMAX)这两个频段,3 dB相对带宽分别为6%和2.6%,测试结果和仿真结果基本吻合.【总页数】5页(P459-463)【作者】黄春艳;肖中银;寇鑫;储君君;李好【作者单位】上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072;上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072;上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072;上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072;上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TN713【相关文献】1.带SIR结构新型多枝节加载双频滤波器 [J], 丁智勇;雷涛;张正平2.基于枝节加载阶跃阻抗谐振器的五通带滤波器设计 [J], 杜黎霞;刘海文;徐贻辰;宋懿3.新型开路短路枝节加载三频带通滤波器 [J], 李好;肖中银;储君君;刘洋;徐晓雪;马全问4.基于阶跃阻抗谐振器的新型双频宽带带通滤波器 [J], 胡金萍;李国辉;景冻冻;吴辉;马艳忠5.基于枝节加载谐振器的新型三频带通滤波器设计 [J], 王旭光;杨维明;尤旭颖;彭菊红;曾张帆因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
WLAN双频带通滤波器的设计与分析
---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ WLAN双频带通滤波器的设计与分析摘要随着现代无线通信技术的发展,工作在多个频段的微波器件越来越多地使用在各种通信系统中。
例如在无线局域网(WLAN)、全球移动通信系统(GSM)和全球定位系统(GPS)设备中,射频接收机必须同时收发多个频段的无线信号。
作为射频系统的重要器件之一,微波双频带通滤波器对系统性能有着至关重要的作用。
因此,开展微波双频带通滤波器的研究具有非常重要的意义。
目前,双频滤波器在整体尺寸较小的前提下,很难实现滤波器宽带或者超宽带的带宽需求。
为了解决双频频滤波器带宽限制的问题,可以结合超宽带滤波器的设计方法,研究带宽更宽的双频滤波器。
本论文首先对双频带通滤波器和超宽带滤波器在国内外的研究现状进行了分析、总结和归纳,并对其进行了优缺点的比较;其次介绍了一种在超宽带滤波器中增加阻带来实现双频带通滤波器的方法。
通过研究特性阻抗对多模谐振器的影响、平行耦合和叉指耦合结构的比较、几种阻带实现的方法来分析各个1 / 12参数对滤波器特性的影响。
提出用加载三个开路支节的多模谐振器,来实现适用于WLAN 网两个通带的双频宽带带通滤波器。
由于对称多模谐振器有四个奇/偶模谐振频率,各通带的中心频率和带宽可以通过改变多模谐振器的特性阻抗得到控制。
8955关键词双通带宽带,滤波器,多模谐振器,叉指耦合,开路支节TitleWLAN dual-band bandpass filter design and analysisAbstractModern wireless communication systems demand that radio frequency (RF)devices can operate in multiple bands. As a key component of multibandcommunication system, such as Wireless Local Area Network (WLAN), Global---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------2.4.1 归一化低通原型滤波器.92.4.2 频率变换. 102.5 小结.113 基于多模谐振器的超宽带滤波器设计123.1 概述. 123.2 多模谐振器的结构和谐振条件. 123.3 耦合结构分析. 133.4 小结. 174 双宽带带通滤波器的设计.183 / 124.1 阻带实现. 184.2 加载开路支节实现阻带.. 18 4.2.1 奇偶模分析法 (18)4.2.2 理想电路的设计与分析20 4.2.3 理想电路的参数调节与仿真22 4.3 各部分结构对性能的影响.25 4.4 实际结构.264.5 测量结果与讨论274.6 小结.28结论. 29致谢. 31---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------ 参考文献..321绪论1.1 课题研究的目的和意义近几年随着商用无线通信的迅猛发展,射频与微波电路得到了越来越多的重视和发展。
基于阶跃阻抗谐振器的新型双频宽带带通滤波器
r s c ie y e pe tv l .At1 9 . 0 GHz.t e p o o e h r p s d BPF ha eu n ls e st a 一2 B d i s rin-o sls h n sr t r o sls h n 5 d a n eto ls e st a n
第1 8卷 第 3期 21 0 2年 6月
上洛戈
报 ( 然 科 学 版) 自
V0I l . _ 8 No 3
JU N LO A G A NV R IY N T R LSIN E O R A FS N H I IE S ( A U A CE C ) H U T
J .2 1 n a 02பைடு நூலகம்
一
0. 2 B. Th BPF a b te s l t n b t e t wo p s b n a d i e tu t r fr a y 01 d e h s etr ioa i e we n he t a s a d n a smpl sr c u e o e s o
S e m pe n e Re o t r tp I da c s na o
HU Jn pn i —ig, L oh i JNG D n - o g, W U Hu , MA Y n z o g IGu — u , I o gd n i a —h n ( e aoao f pc l ie pi n pia A cs N tok , hn hi nvr t,S aga 20 7 , hn ) K yL brtr o ei t Fbr t sadO t l ces e rs S aga U i sy hn hi 0 0 2 C ia y S ay O c c w ei
( 海 大 学 特 种 光 纤 与 光 接 入 网省 部 共 建 重点 实验 室 , 海 20 7 ) 上 上 0 02
毕业设计(论文)-微波双频带通滤波器的仿真设计[管理资料]
毕业设计题目微波双频带通滤波器的仿真设计学生姓名学号所在学院物理与电信工程学院专业班级电子1201班指导教师完成地点物电学院实验室2016 年 06 月 5 日微波双频带通滤波器的仿真设计作者:(陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业 12级1班陕西汉中 723000)指导教师:[摘要] 为了满足无线通信向着多频段、多模式方向发展的需要,并简化多频段通信系统的结构,减小其体积和重量,降低生产成本,对多通带微波滤波器的研究及设计有重要的意义。
基于此提出了一种双频带通滤波器的设计。
该设计首先运用分立元件通过两次频率变换由一个低通原型滤波器变换成为双频带通滤波器,以此来验证双频带通滤波器的可行性。
然后通过电路转换,引入导纳倒置变换器,将电路简化成为只有导纳倒置变换器和串联LC谐振器的双频带通滤波器。
最后通过引入λ/4微带开路线将双频带通滤波器转换成为微波双频带通滤波器,并利用ADS (Advanced Design system) 软件对滤波器进行仿真,仿真结果表明达到设计指标要求。
[关键词]:双频滤波器;频率转换;导纳倒置变换;微带线The simulation of microwave dual-band bandpassfilter designAuthor: Gao Yuyang(Grade 12,Class 1,Major of Electronic and Information Engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering,Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor: Jia JiankeAbstract:I n order to meet the wireless communication to the needs of the development of multiband, multimode direction, and simplify the structure of multiband communication system, reduce the volume and weight, reduce production cost, to research and design of microwave bandpass filter has an important on this proposed a dual-band bandpass filter , the design applies discrete component by twice frequency conversion by a low-pass prototype filter transformation become the dual-band bandpass filter, in order to verify the feasibility of the dual-band bandpass filter. And then through the circuit transformation, the introduction of admittance inversion converter, to simplify the circuit become only admittance inversion converter and series LC resonator dual-band bandpass filter. Finally, by introducing the λ / 4 microstrip line into dual-band bandpass filter microwave dual-band bandpass filter, and by using ADS (Advanced Design system) software, the simulation was carried out on the filter, the simulation results show that meet the requirements of design index.Keywords:Dual-band filter Frequency conversion Admittance inverted transform Microstrip line目录1引言 (1)2 微波滤波器基本原理 (3)滤波器简介 (3)滤波器的基本类型 (3)巴特沃士滤波器 (3)切比雪夫滤波器 (4)椭圆函数滤波器 (5)频率变换 (5)低通滤波器与低通原型的变换 (6)高通滤波器与低通原型的变换 (7)带通滤波器与低通原型的变换 (7)带阻滤波器与低通原型的转换 (8) (9) (9)倒置变换器的实现 (12)3 设计方案 (12) (12)电路变换 (14)4设计实例 (19)集总参数元件设计 (19) (22) (22) (22)微带线参数计算 (22) (23) (26) (27)仿真优化 (29)版图生成 (31)5 总结与展望 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录A 外文文献 (36)附录B 外文文献翻译 (42)1引言科技的快速发展将人类带到了一个信息化的时代,通信领域的信息传递经历了从电话线、光纤等导线作为通信传输信息的有线传输到依靠电磁波在空间内传播信息的无线传输,从固定电话到手机电脑,从低频段到高频段的巨大变化。
6G无线通信的新型毫米波双频带通滤波器的设计与仿真
6G无线通信的新型毫米波双频带通滤波器的设计与仿真目录一、内容概括 (2)1. 毫米波通信技术的背景及发展现状 (3)2. 6G无线通信对滤波器的新要求 (4)3. 双频带通滤波器的意义及研究现状 (5)二、毫米波双频带通滤波器的理论基础 (6)1. 毫米波技术概述 (7)2. 双频带通滤波器的原理及结构 (8)3. 滤波器的主要性能指标 (9)4. 滤波器设计的主要方法 (11)三、新型毫米波双频带通滤波器的设计 (12)1. 设计思路与总体方案 (13)2. 关键参数的计算与选择 (15)3. 新型结构的设计及优化 (16)4. 仿真软件的选择与使用 (18)四、仿真结果与性能分析 (19)1. 仿真软件的选择及仿真过程 (20)2. 仿真结果展示 (22)3. 性能指标的仿真结果分析 (23)4. 对比分析与其他滤波器 (24)五、实验验证与结果讨论 (26)1. 实验环境与设备介绍 (27)2. 实验过程及步骤 (28)3. 实验结果分析 (29)4. 结果讨论与改进方向 (30)六、结论与展望 (32)1. 研究成果总结 (33)2. 研究的局限性分析 (34)3. 对未来研究的建议与展望 (35)一、内容概括本文将介绍当前毫米波通信技术的发展现状及背景,强调在新型双频带通滤波器设计过程中的重要性和难点。
分析滤波器设计的基础理论和相关技术原理,如毫米波信号的传输特性、滤波器的性能指标和设计方法等。
重点阐述新型毫米波双频带通滤波器的设计理念及具体设计过程。
介绍如何通过先进的电磁仿真软件对滤波器结构进行优化设计,包括滤波器的拓扑结构、材料选择、关键参数优化等,旨在实现高效的双频带通性能及优良的阻带特性。
对设计过程中的创新点和技术特点进行详细描述,体现该设计的独特性和优势。
对设计的滤波器进行仿真验证和性能分析,介绍如何通过仿真软件模拟滤波器的实际工作情况,验证其性能是否符合设计要求。
分析仿真结果,评估滤波器的性能表现,如插入损耗、回波损耗、隔离度等关键指标。
【CN209200118U】一种双模态双频带带通滤波器【专利】
( 12 )实 用新型专利
(21)申请号 201920131799 .6
(22)申请日 2019 .01 .25
(73)专利权人 莆田学院 地址 351100 福建省莆田市城厢区学园路 兴安新村36号
(72)发明人 赵芳丽 翁敏航
(74)专利代理机构 福州君诚知识产权代理有限 公司 35211
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
CN 209200118 U
CN 209200118 U
权 利 要 求 书
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1 .一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:其包括: 一基板,该基板具有一第一表面与一第二表面; 一环形共振器 ,该环形共振器设置于该基板的 第一表面 ,是由一高阻 抗传输线所组成 , 具有复数个向内 压缩形状 ;该复数个向内 压缩形状使该环形共振器形成复数个半 环形结 构 ,每个半环形结构内侧具有一间隙 ;向内压缩形状与半环形结构相互交替设置 ; 一第一射频信号输入输出端口 ,该第一射频信号输入输出端口电 性耦合于该环形共振 器的一个向内压缩形状; 以 及第二射频信号输入输出端口 ,该第二射频信号输入输出端口 与该第一射频信号输 入输出端口呈正交地电性耦合于该环形共振器的另一个向内压缩形状。 2 .根据权利要求1所述的一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:所述环形共振器 为矩形环共振器。 3 .根据权利要求1所述的一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:所述半环形结构 为四个,且四个半环形结构的间隙形成交叉十字型间隙。 4 .根据权利要求1所述的一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:所述基板为低介 电常数的基板。 5 .根据权利要求1所述的一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:所述环形共振器 在相对于所述第一射频信号输入输出端口与所述第二射频信号输入输出端口所形成的对 称面上的该半环形结构中具有一微扰点。 6 .根据权利要求1所述的一种双模态双频带带通滤波器,其特征在于:所述环形共振器 藉由调整该些半环形结构的间隙决定该双模态双频带滤波器的频率响应位置。
新型双频窄带带通滤波器的设计
作者: 危想平
作者机构: 荆楚理工学院化工与药学院,湖北荆门448000
出版物刊名: 荆楚理工学院学报
页码: 11-13页
年卷期: 2011年 第7期
主题词: 带通滤波器 双频滤波器 UIR SIR
摘要:提出了1种新型双频窄带带通滤波器,由1段1/4波长的均匀阻抗线以及1/2波长的U型阶跃阻抗谐振器组成,输入输出采用抽头式。
所设计滤波器中心频率为2.4/5.6 GHz,为无线通信系统中的常用频率。
该滤波器的带外有3个传输零点的引入,增强了通带隔离度以及阻带的抑制特性,带内回波损耗低于-0.3 dB。
双频窄带带通滤波器的频率响应特性S11和S21的仿真结果与实测结果基本吻合,滤波器的尺寸为30 mm×30 mm。
一款新型双模双通带滤波器的设计方案
一款新型双模双通带滤波器的设计方案
随着现代无线通信技术的飞速发展,同时工作在两个或多个频段的通信系统成为无线通信研究的一个重要方向,因此多频微波元件是近年来的研究热点之一,这带动了多频滤波器技术的发展。
例如无线局域网(WLAN)和宽带互通微波接入(WiMAX)等。
目前的WLAN 主要工作在2.45 GHz (2.4~2.484 GHz)、5.2 GHz(5.15~5.35 GHz)和5.8 GHz(5.725~5.825 GHz),而WiMAX工作在2.5 GHz(2.5~2.69 GHz)、3.5 GHz (3.4~3.69 GHz)和5.5 GHz(5.25~5.85 GHz)。
另一方面,具有小型化、低成本、易制作等特性的多频段滤波器已经成为现代无线通信系统中最重要的电路组成器件之一。
微带双模滤波器由于结构简单、尺寸小、重量轻、成本低、易于集成、插入损耗低,且固有的阶数是传统滤波器阶数的一半,能够减小尺寸,使结构更紧凑,因此在卫星通信和无线通信中得到了广泛的应用,同时受到了许多研究人员的关注和重视。
在20世纪70年代,Wolff首次提出并设计
了第一个微带双模滤波器,此后人们便开始了对微带双模滤波器的研究,其在滤波器领域扮演着重要角色。
本文一种新型应用于WLAN/WiMAX 的双模双通带滤波器的设计方案,方案是在对称T 型开路支节加载双模谐振器的基础上,先对其奇偶模原。
新型微带双模带通滤波器设计
新型微带双模带通滤波器设计摘要:设计一种新型的微带双模椭圆函数带通滤波器,该结构带有两个方形切角且中心开圆形槽,并用Ansoft电磁仿真软件对该滤波器结构进行仿真。
该滤波器在中心频率2.26GHz处,最小插入损耗为0.27dB,通带内在2.22~2.33GHz 之间插入损耗小于1dB,在2.25~2.31GHz之间回波损耗大于20dB,3dB相对带宽为7.08%。
在通带两侧有3个衰减极点,提高了阻带的抑制能力。
研究表明,该滤波器结构能减小滤波器的体积,有利于实现器件的小型化,同时还能有效减小辐射损耗,使滤波器性能更优。
关键词:带通滤波器;方形贴片谐振器;双模;衰减极点;集成电路DOIDOI:10.11907/rjdk.161301中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1672-7800(2016)006-0117-03参考文献:[1]李素萍,王子华,李英,等.新型的平面双模椭圆函数带通滤波器[J].红外与毫米波学报,2006,25(5):368-371.[2]李素萍,蔡洪涛,吴伟.带有方形切角和正交槽线的带通滤波器设计[J].华北水利水电学院学报,2011,32(1):104-106.[3]TSENG C H,SHAO H Y.A new dual-band microstrip bandpass filter using net-type resonators[J].IEEE Microwaveand Wireless Components Letters,2010,20(4):196-198.[4]王学东.无线通信系统中的微波滤波器性能及小型化研究[D].上海:上海大学,2004.[5]DESHMUKH A A,RAY K P.Multi-band configurations of stub-loaded slotted rectangular microstrip antennas[J].IEEE Antennas and Propagation Magazine,2010,52(1):89-103.[6]WOLFF I.Microstrip bandpass filter using degenerate modes of a microstrip ring resonator[J].Electronics Letters,1972,8(12):302-303.[7]ATHUKORALA L,BUDIMIR D.Design of compactdual-mode microstrip filters[J].IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques,2010,58(11):2888-2895.[8]HSIEH L H,CHANG K.Dual-mode elliptic-function bandpass filter using one single patch resonator without coupling gaps[J].Electronics Letters,2000,36(24):2022-2023.。
创新双频带带通滤波器设计
创新双频带带通滤波器设计
现代通信系统经常用双频带带通滤波器来隔离同一网络中的不同工作频带。
这种滤波器的传统设计尺寸都比较大,而且需要对两个滤波器应用额外的组合网络。
但本文将要详细讨论的双频带带通滤波器设计方法可以做得非常小。
它的结构相对比较简单,由两个不对称分离式螺旋谐振器(ASSR)与一条微带线级联而成。
由于ASSR固有的螺旋几何特性,ASSR可以完全嵌入在微带线中,因此最终设计的尺寸可以得到最大限度的缩小。
本文还对这种创新设计作了进一步分析,并通过一对原型来验证这种设计方法。
两个双频带滤波器分别工作在1.16GHz和1.84GHz之间以及1.80GHz和2.45GHz 之间。
业界对双频带带通滤波器的微型化设计付出了诸多努力。
例如,交叉耦合型滤波器就是一种相对高效的解决方案。
在这种设计方法中,一个带双谐振频率响应特性的等长开口环谐振器被用作该滤波器的设计基础。
在一个实例中,交叉耦合型双频带带通滤波器是使用4个谐振器合成的,为了获得合适的耦合系数,必须仔细调校这些谐振器的相对位置。
遗憾的是,使用4个谐振器会导致插损性能降低,并且很难实现紧凑的尺寸(特别是横截面尺寸)。
另外一种方法是将一个开环谐振器和一根并联开路短截线用作紧凑型。
一种结构新颖的双通带滤波器的仿真设计
21 0 2年 4月
中 鼋; 譬 阪学 国 舛 研宪 权
J u a o A T o m l fC EI
Vo . . 17 No 2 Ap . 2 2 r 01
一
种 结 构 新 颖 的双 通 带 滤 波 器 的 仿 真 设 计
申 凯 , 雷 坚 许 , 冰
法 山J 。H.Mi k _等 采 用 并 联 两 个 中心 频 率 不 y el a
0 引 言
为满 足 用 一个 多 模 终端 实 现 不 同 的业 务 需 求 , 现代无 线 通信 系统要 求射频 器件 工作 在多个 分 离的 频段 , 这种 收发 信机 需 要 使用 双 通 带 滤 波器 来 抑 制 杂散 的噪声 信 号 。为 了满 足 这 种需 求 , 多 研 究 者 很
:
。 . 。
归一化频率 0
图 2 滤 波 器理 论频 响 曲 线
3d 回波损耗 小 于 一1 B; B, 5d
: 7 H~0 7 H 插 小 2 等效矩形波 ‘ . z 1 0Gz 损 于 .G 9 . , 导双通带滤波器的 设计
’ … ’ ’ 。’ 。 。
g v . zr WaeWi d软件进 行优 化 , 可得 到 波导 结 构 双 a 即 通 带滤波 器 的最终 结构 。 滤波 器 结构 如 图 3所 示 , 波器 由 6个 谐 振 腔 滤
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构 成 , 两层 折叠放 置 , 了 1腔和 6腔之 间为 负耦 分 除 合( 电耦 合 ) , 余 各 腔 之 间 均 为 正 耦 合 ( 耦 外 其 磁 合 ) 腔 和 2腔 , 。1 2腔和 3腔 , 和 5腔 , 和 6 4腔 5腔 腔 均采用 金属 膜片 实 现 磁耦 合 , 与 4腔 , 与 3腔 2腔 5腔分 别在 腔 的边 缘 开窗 , 实现 的也是 磁 耦 合 , 2腔 和 6腔 在宽边 中心 开 窗实现 了 电耦 合 , 即负耦 合 。
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创新双频带带通滤波器设计
现代通信系统经常用双频带带通滤波器来隔离同一网络中的不同工作频带。
这种滤波器的传统设计尺寸都比较大,而且需要对两个滤波器应用额外的组合网络。
但本文将要详细讨论的双频带带通滤波器设计方法可以做得非常小。
它的结构相对比较简单,由两个不对称分离式螺旋谐振器(ASSR)与一条微带线级联而成。
由于ASSR固有的螺旋几何特性,ASSR可以完全嵌入在微带线中,因此最终设计的尺寸可以得到最大限度的缩小。
本文还对这种创新设计作了进一步分析,并通过一对原型来验证这种设计方法。
两个双频带滤波器分别工作在1.16GHz和1.84GHz之间以及1.80GHz和2.45GHz之间。
业界对双频带带通滤波器的微型化设计付出了诸多努力。
例如,交叉耦合型滤波器就是一种相对高效的解决方案。
在这种设计方法中,一个带双谐振频率响应特性的等长开口环谐振器被用作该滤波器的设计基础。
在一个实例中,交叉耦合型双频带带通滤波器是使用4个谐振器合成的,为了获得合适的耦合系数,必须仔细调校这些谐振器的相对位置。
遗憾的是,使用4个谐振器会导致插损性能降低,并且很难实现紧凑的尺寸(特别是横截面尺寸)。
另外一种方法是将一个开环谐振器和一根并联开路短截线用作紧凑型双频带带通滤波器的设计基础。
这里设计和制造的是三个优化了带外抑制性能的双频带滤波器。
在这些原型中,第二个通带可以通过调整特定并联开路短截线的位置和长度进行控制。
另外还有一种基于弯曲阶梯阻抗谐振器(SIR)的微型平面双频带带通滤波器。
这种滤波器的双频带响应取决于SIR的主要几何参数,而紧凑尺寸是通过整合U型SIR和最新耦合机制实现的。
有种微型双频带带通滤波器也是使用短的和开路的四分之一波长SIR的组合式耦合结构实现的。
总之,这些不同的双频带滤波器设计方法都依赖于一个具有双谐振模式的基本单元。
本文提供了创建紧凑、双频带带通滤波器的不同设计方法。
在这种新方法中,滤波器由两个通过微带线连接起来的级联式ASSR组成。
这些ASSR是单平面双螺旋谐振单元和对称分离型螺旋谐振器的改进版本。
由于其特殊的几何特性,这种ASSR可以完全嵌入微带馈线,进而直接形成具有紧凑横截面尺寸的相应元件。
一般来说,ASSR是一种通过电磁(EM)耦合方式工作的带通单元。
在当前设计中,第一个通带取决于ASSR 的固有通带,而第二个通带是由ASSR组成的等阻抗网络和相连微带线组合创建的。
这样,第二个通带就可以独立于第一个通带进行调整,方法是将相连的微带线长度作为可变参数。
这个结论也将通过电路模型分析得到验证。
在这种分析的基础上,我们设计和制造了两个不同的双频带带通滤波器来展示分析的有效性。
根据我们所掌握的知识,由于具有特别紧凑的横截面尺寸,这些双频带带通滤波器是至今为止所有文献中报告的最窄的滤波器。
图1:版图显示了ASSR(a)和推荐的双频带带通滤波器(b),这种滤波器采用了一对ASSR以及与之相连的微带传输线。
图1 显示了这种双频带带通滤波器中使用的ASSR版图(a)以及推荐滤波器(b)。
每个ASSR由两个分开的、互相不对称的矩形螺旋图形组成。
由于矩形螺旋的旋转几何特性,给定单元可以完全嵌入微带线内,从而实现特别紧凑的横截面尺寸。
这样,ASSR宽带W1保持为4.6mm不变,相当于在Rogers公司的RT/duroid 5880印刷电路板(PCB)基板上制造的50Ω微带线的宽度,这种基板的相对介电常数是2.2,厚度为1.5mm。
这些材料数值还被用于仿真。
由于电路制造公差(在W1=4.6mm时约为0.1mm)带来的限制,用于尺寸W3和W4的值是受限的。
对这些双频带带通滤波器设计来说,这里使用的是W3=0.6mm和W4=0.3mm时的值。
在一个耦合型微带线滤波器的常用模型中,这些值将通过电磁耦合支持有效带通属性。
该预测将通过L1(带通滤波器的主要调整参数)的参量分析方法得到验证,结果。
图2:仿真结果展示了作为L1函数的S21随L1而发生的变化。
在本例中,W3=0.6mm,W4=0.3mm,W2=0.1mm。
本文推荐的双频带带通滤波器可以通过级联两个ASSR和长度用W5表示的微带线来合成(图1)。
为清楚地表明这些ASSR的特定工作原理,图3提供了相应的等效电路模型。
相连的微带线用电感L2表示,ASSR用电容C1和电感L1及互
感Lm表示。
从模型可以看出,一个通带主要由ASSR决定,另一个通带取决于电感L2和ASSR 等效阻抗网络的组合作用。
图3:基于ASSR的双频带带通滤波器的等效电路模型。
从这个电路模型可以很明显看出,双通带中有一个通带主要取决于ASSR的固有通带,另一个通带则由相连的微带线和ASSR等效阻抗网络的组合产生。
显然,通带2可以通过L2独立进行调整。
另外,ASSR的几何参数可以同时影响两个通带。
为示范这种模型的有效性,我们使用曲线拟合方法实现了以三个不同原型为目标的抽取过程。
表1列出了这三种原型的几何参数以及两个通带的对应中心频率。
图3对全波仿真结果和电路仿真结果进行了比较。
表2列出了集总元件的抽取结果。
在感兴趣的特定频率范围内,全波电磁仿真结果与电路级仿真结果在全部三种情况下都非常接近。
两种仿真器都非常清晰地展示了基于ASSR设计的双频带现象,有助于验证电路模型和推荐的双频带带通滤波器设计方法。
比较表1和表2中的值可以清楚地看到,增加L1值会使两个通带的频率向下移动,并在很大程度上影响到所有元件(案例1和2)。
另一方面,增加W5只会降低第二个通带的中心频率,并且对L2有很大影响。
显然,给出的比较结果再次验证了从电路模型得出的指导方针。
总之,只需L1和W5两个几何参数(图1),就足以高效地控制这种滤波器设计的双频带操作过程。