一种带SIR结构的微带宽带双频合路器设计
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。
基于T型枝节加载SIR的双频微带滤波器的设计
基于T型枝节加载SIR的双频微带滤波器的设计严冬; 杭锐; 王平; 陈俊宇; 杜培勋【期刊名称】《《电子元件与材料》》【年(卷),期】2019(038)011【总页数】6页(P43-48)【关键词】双频滤波器; 微带滤波器; 小型化; 零度馈电; 传输零点; 枝节加载【作者】严冬; 杭锐; 王平; 陈俊宇; 杜培勋【作者单位】重庆邮电大学自动化学院重庆 400065【正文语种】中文【中图分类】TN742近些年来,无线通信技术呈现多元化发展的趋势,各类无线通信协议更新换代、层出不穷,通信系统需要兼容越来越多不同的通信频段。
然而,为了避免各个通信频段之间的相互干扰,滤波器就成为了重中之重的核心器件。
现在,单一频段的滤波器已不能支撑所有的通信系统,双频甚至多频的滤波器已成为当下的研究热点之一,其中微带滤波器受到了越来越多的关注[1-2]。
近年来,国内外的学者对双频微带滤波器进行了大量的研究。
如利用阶梯阻抗谐振器(SIR)设计双频微带滤波器。
二十世纪八十年代,由Makimoto等学者第一次系统提出了SIR的基本理论,并将SIR理论运用到了双频滤波器的设计中[3-4],随后基于SIR设计多频带滤波器的方法得到进一步研究和推广[5-6];例如,采用枝节加载谐振器(SLR)来设计频率独立可控的双频微带滤波器[7-8];采用多个单通带滤波器组合构成双频滤波器等[9]。
然而这些滤波器设计方法中存在谐振器设计自由度低、带宽较窄、尺寸较大、插损和回损偏高等缺点,已不能满足要求越来越高的各类应用场景。
因此,设计带宽较宽、小型化、多频段的滤波器显得尤为重要。
本文针对已有的微带滤波器存在的不足,以T型枝节加载SIR为基础,利用特殊电耦合结构以及零度馈电方式提出了一种频率独立可控的双频微带带通滤波器结构,所设计的滤波器结构简单,整体尺寸仅为16.5 mm×21.7 mm,易于集成,更加完美地实现了多频滤波功能。
仿真结果表明,所设计的滤波器中心频率分别为2.45 GHz和5.2 GHz,带内最小插入损耗均在0.5 dB以下,最小回波损耗均小于-30 dB,相对带宽分别为28.9%和11.3%,且在频带外引入了三个传输零点,带外抑制特性良好。
基于微带SIR的单环及双环双模滤波器设计
基于微带SIR的单环及双环双模滤波器设计程维伟;尹治平;吕国强【摘要】采用阶跃阻抗方环代替传统的均匀阻抗方环结构，设计一种基于阶跃阻抗谐振器的微带双模滤波器。
为增强滤波器的带外抑制和谐渡抑制特性，将双模滤波器从单环结构扩展到双环，两环之间通过偏馈微带线耦合。
通过一个中心频率为2．5GHz、带宽约300MHz的滤波器设计和仿真，证实了基于SIR的方环双模滤波器不但具有尺寸上的优势，而且能通过级联获得传输零点多、带外抑制高、谐波抑制好的优点。
%A type of microstrip dual mode filter based on the step-impedance resonator is designed, which con- sists of the step-impedance square-loop instead of the conventional uniform impedence square-loop. To enhance the out-band and harmonic suppression, the structure of this filter is extended from single loop to double loop coupled by the bias-feeding microstrip. The design and simulation of a filter with a 2. 5 GHz operating frequency and 300 MHz passband shows that the double-loop dual mode filter with SIR shows superiority in size and has such advantages as multiple transmission zeros and good out-band and harmonic suppression.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2012(025)009【总页数】4页(P75-78)【关键词】双模谐振器;带通滤波器;微扰结构;阶跃阻抗谐振器【作者】程维伟;尹治平;吕国强【作者单位】合肥工业大学特种显示技术教育部重点实验室,安徽合肥230009 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,安徽合肥230009 合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;合肥工业大学特种显示技术教育部重点实验室,安徽合肥230009 合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009;合肥工业大学特种显示技术教育部重点实验室,安徽合肥230009 合肥工业大学光电技术研究院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TN713.2滤波器是电子通信系统中必不可少的器件之一。
慢波结构SIR双频带通滤波器设计
慢波结构SIR双频带通滤波器设计
陈伟;张绍洲
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2010(000)006
【摘要】本文通过分析阶梯阻抗谐振器(SIR)和慢波结构谐振器的特性,提出了利用SIR谐振器的寄生通带产生第二通带的双频带通滤波器设计方法,以达到滤波器小型化的目的;并基于0°馈电结构获取传输零点的原理对滤波器阻带性能进行优化.最后结合ADS仿真软件设计了一个中心频率在2.4GHz和5.2GHz的微带双频带通滤波器.仿真结果表明滤波器具有良好的带内带外特性.本文所设计的滤波器尺寸小,性能好,具有很好的实用价值.
【总页数】5页(P66-70)
【作者】陈伟;张绍洲
【作者单位】新疆大学,电气工程学院新疆,乌鲁木齐,830008;新疆大学,电气工程学院新疆,乌鲁木齐,830008
【正文语种】中文
【中图分类】TN713.5
【相关文献】
1.基于混合参数元件的无线双频带通滤波器设计 [J], 冯晶天;陈松;肖芬
2.基于紧凑微带结构的双频带通滤波器设计 [J], 赵虎辰
3.一种适用于WLAN的紧凑型微带双频带通滤波器设计 [J], 刘桂英
4.作弊防控系统中独立可调双频带通滤波器设计 [J], 石光明;马震远;麦智荣;林智勇
5.基于阶梯阻抗谐振器的双频微带带通滤波器设计 [J], 李紫怡;杨维明;朱星宇;彭菊红;张伟
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基于SIR结构的双频宽带耦合器
波长¨ ． ９ 根据文献［０ 介绍的奇偶模法将耦合器简化 Ｊ １］
成二端 口网络 ， 图 ２所示 ， 推导 出偶模 与奇模 的 如 依次 传输 系数 和反射系数 、 、 、 ０如欲使耦合器输 入 厂． 端完全匹配 ， 同时 ４端 口完全隔离 ， 必须满足
（ ｔｒｌ ｃｅｃ ｄｔ ｎ Ｎａ ａ Ｓ ｉ ｅＥ ｉｏ ） ｕ ｎ ｉ
文章编 号 ：１０ —６ Ｘ（０ ０ ０ —０ １０ ０ ０５ ５ ２ １ ） ５０ ５ —４
基于 ＳＲ结构 的双 频宽带耦 合器 术 Ｉ
褚庆昕 杨琳 林峰
（ 华南理工大学 电子与信息学 院 ， 广东 广州 ５０ ４ ） １６０
１ 四分 支双 频 宽 带耦 合 器 的 电路 设 计
本研究提 出的 四分 支 双频 宽带 耦合 器 的结 构 如 图１ 所示 ， 中 ～ 为耦 合器各分 支线 的阻抗 ． 图 四 段平行 的分支线 电长度 约 等于 中心频率 处 的二 分一 波长 ， 水平 传输线 的电长度约 为中心频 率处 的 四分一
＝３． ０ｍｌ ０ ｎ，
＝０． ０ｎｎ ， ７ ｌｌ
＝
０． ０ ｍｍ ， ５ Ｌ１ ＝ ３ ． ０ ｍ ｍ ， ３０
分支 线 采用 阶梯 阻抗 谐 振 器 （ Ｉ ， 双频 段 内 引 ＳＲ） 在 入较 多 的谐振 点 ， 通过 改 变 ＳＲ的 阻抗 ， 以在 工作 Ｉ 可 的双 频段 （ 低 频段 ） 灵 活地 调 节 耦 合 器 谐 振 频 高 上
率监视 、 频率监视 、 功率合成 ， 微波接收机 中的混频
Ｊ ：Ｆ ＝ ｒ １ ０ （） １
段 内或 Ｇ Ｍ 频段 内的窄带 特性 ， Ｓ 很少 提及 覆 盖 这两 个 通 信频段 的宽带 特性 ．
一种小型化发夹型双频交叉耦合滤波器的设计
第32卷 第1期2011年3月制 导 与 引 信GU IDANCE&FUZEV o l.32No.1M ar.2011文章编号:1671 0576(2011)01 0040 05一种小型化发夹型双频交叉耦合滤波器的设计汪 敏, 王 银, 吴 文(南京理工大学近程高速目标探测国防重点实验室,江苏南京210094)摘 要:结合交叉耦合滤波器综合技术及利用寄生通带实现双通带方法进行双频带通滤波器的设计。
将阶梯阻抗谐振器(SIR)结构引入小型化发夹谐振器,利用寄生通带灵活设计双频带通滤波器;利用交叉耦合技术在滤波器阻带产生传输零点,以实现高性能的带外抑制特性;选取4阶2对称传输零点的拓扑结构来实现双频交叉耦合矩阵。
研制出的四阶小型化发夹型双频带通滤波器中心频率为2.35GH z和5.15GH z,带外衰减基本在30dB以上;体积小、性能好,具有很好的实用性。
关键词:交叉耦合;双频;带通滤波器中图分类号:T M93 文献标识码:AA Double frequency Cross Coupling Filter Design UsingCompact Hairpin ResonatorsWA N G M in, WA N G Yin, W U Wen(M inisterial Key Labor ator y o f JGMT,Nanjing U niv ersity o fScience and Technolog y,Nanjing Jiangsu210094,China)Abstract:A new design on dual frequency bandpass filters has been investigated by in teg rating cross coupling filter synthesis techniques w ith utilizing parasitic passband o f re so nators to perform the seco nd passband.Step impedance resonators are introduced to hair pin r esonators to achiev e dual frequency resonators.Ex cellent stopband per for mance is real ized by pro ducing appropr iate transm ission zeros by cross coupling betw een resonato rs w ith out off band depression characteristic of high perform ance.T he topolog ical structure o f four step tw o sym metr y transmission zero is selected to realize dual fr equency cro ss co upling ma trix.A dual frequency bandpass filter operating at frequencies of2.35GH Z and5.15GH z, w ith isolation in stopband mor e than30dB,has been successfully dev elo ped and m easured results match simulated ones v ery w ell.Key words:cross coupling;double frequency;bandpass filter收稿日期:2010-12-29作者简介:汪 敏(1972-),女,副教授,主要从事微波电路及天线技术的研究。
带SIR结构新型多枝节加载双频滤波器
带SIR结构新型多枝节加载双频滤波器丁智勇;雷涛;张正平【摘要】本文在传统λ/4阶梯阻抗谐振器的基础上,提出了一种新型的宽带双频滤波器改进设计方案.改进的滤波器增加了传输零点,此传输零点能有效的改进通带的选择性和阻带特性,且上阻带带宽很宽.结构简单,在传统类似滤波器同谐振频率基础上有效缩小了尺寸,并且设计的滤波器通带的中心频率和带宽是完全独立可控,方便我们应用到实际.工作在4.1 GHz和6 GHz两个频段,3 dB相对带宽分别为7.2％和2.2％,实测和仿真吻合良好.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2015(048)001【总页数】4页(P108-111)【关键词】双频;带通滤波器;阶跃阻抗谐振器;带宽【作者】丁智勇;雷涛;张正平【作者单位】贵州大学大数据与信息工程贵州贵阳550000;;贵州大学大数据与信息工程贵州贵阳550000【正文语种】中文【中图分类】TN713.50 引言随着现代通信技术的高速发展，特别是4G时代的到来，对源器件提出了新的要求，如体积小、性能指标优良和重量轻等［1］。
无线网络应用与移动通信相结合已成发展趋势，这大大增加了微波双通带滤波器的应用范围，基于此滤波器已成为无线通信等系统的重要器件。
目前已知的设计微带带通滤波器的方法主要有开口环结构、平行耦合微带线结构、阶梯阻抗谐振器结构法等方法［2－4］。
其中，Step Impedance Resonator(以下简称SIR)阶梯阻抗谐振器因其设计结构简单而且容易实现，并且在不改变无载Q值得情况下能够有效缩短物理尺寸，所以得到广泛应用。
通过级联短路枝节和开路枝节的方式设计双频带通滤波器［5］，达到了滤波器带宽的独立控制目的，但是寄生通带的存在对阻带特性有很大的影响，缺陷地结构实现的双频滤波器［6］有其特点，然而，辐射损耗的问题一直没得到解决。
本文提出的一这种新型双频双频滤波器结构是以传统SIR［7］结构为基础设计的，采用四个新型三阶阶梯阻抗谐振器耦合而成，用零度馈电的输入输出方式实现双频。
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一种带SIR结构的微带宽带双频合路器设计
摘要：针对传统同轴腔体双频合路器使用谐振腔耦合级联的方式，导致合路器结构复杂，装配调试难度大，体积大，成本高等缺点。
本文提出了一种带sir结构的微带宽带双频合路器设计方案。
该方案采用在盒体内固定一个介质基板，介质基板上设置一个低通滤波器和一个带阻滤波器将其进行合路。
其中，带阻滤波器采用sir 结构。
可使实物尺寸减小。
实验测量结果与仿真结果基本吻合，结果表明该新型结构可使通带之间有较高的隔离度，具有小尺寸、插损低，易生产和易调试等优点。
abstract： in view of problem that coaxial-cavity dual-band combiner couples by resonator， which causes that the structure of combiner is complex， the assembly and debugging is difficult， bulky， and high cost. this paper proposes a designing scheme of microstrip broadband dual-band combiner based on sir. in the box， a dielectric substrate is fixed，on which a die low-pass filter and a band stop filter based on sir are used to combine. the physical size can be reduced. experimental results and simulation results are basically consistent with each other. the results show that the new structure allows passband to have high isolation， and it has the advantages， such as smaller volume， lower insertion loss， being easier to manufacture and test.
关键词：双频合路器；宽带；插损
key words： dual band combiner；broadband；insertion loss 中图分类号：tn74 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）24-0190-02
0 引言
在现代通信技术日新月异，随着4g时代的到来，要求无源器件体积小、性能指标优良和重量轻，因此多个频段的合路分路技术发展成为滤波器技术发展的重要组成部分。
合路器是无源器件中十分常用的器件，例如，在基站、直放站、室内覆盖中的信号合路、分路中都用到。
传统同轴腔体双频合路器使用谐振腔耦合级联的方式，导致合路器结构复杂，装配调试难度大，体积大，成本高等缺点[1-2]。
本文提出了一种带sir结构的微带宽带双频合路器设计方案。
该方案采用在盒体内固定一个介质基板，介质基板上设置一个低通滤波器和一个带阻滤波器将其进行合路。
其中，带阻滤波器采用sir结构。
可使实物尺寸减小。
实验测量结果与仿真结果基本吻合，结果表明该新型结构可使通带之间有较高的隔离度，具有小尺寸、插损低，易生产和易调试等优点。
1 ？姿g/4sir结构的基本特性及其电气特性
sir的基本结构是由两段阻值不同的也叫同频合路器，图1所示是一个？姿g/4型sir基本单元。
由图不难发现其基本单元部分包括开路端、短路端及阻抗变换接合面。
zin和yin分别对应传输线的输入阻抗与输入导纳，导纳与
阻抗成倒数关系即为yin=1/zin，当忽略开路端的边缘电容效应和阻抗变换的非连续性，输入阻抗zin数表达式如下：
假设输入导纳yin=0，则sir谐振条件的数学表达式为zin=jz1■（1）
z1-z2tan？兹1tan？兹2=0（2）
此时阻抗比rz
rz=z1/z2=tan？兹1tan？兹2（3）
由上式可知，等效电长度？兹1、？兹2和阻抗比rz共同决定阶梯阻抗谐振器的谐振条件。
阶梯阻抗谐振器两端的总的电长度？兹t可表示为：
？兹t=？兹1+？兹2=？兹1+arctan（rz/tan？兹1），rz≠1（4）？兹t=■，rz=1（5）
因此当01时，谐振器长度可取到最大值，当rz=1时，阶梯阻抗谐振器退化为1/4波长均匀谐振器（uir）[3-5]。
2 微带宽带双频合路器设计及仿真
本文提出的微带双频合路器采用的fr-4基底材料，其介电常数？着r=2.65，损耗角正切tan？啄=0.02，基片厚度h=1.5mm。
本文设计的合路器指标参数如表1所示。
为了实现设计目标，本文设计的双频合路器采用如图2所示模型结构。
其特征是两条微带传输线a，b彼此平行且中间加了抑制壁，这种结构能够减少a，b两条微带线彼此干扰。
由模型可知左边a微
带线是一个低通滤波器和右边b一个带阻滤波器将其进行合路。
其中，带阻滤波器的微带传输线为了减少尺寸采用直角折弯形式，拐角处削去一块可以减少反射。
同时，在其右侧有若干个采用？姿g/4型sir结构的分支开路线且垂直于所述微带传输线路线，分支开路线这种结构可使模型尺寸减小。
分支开路线彼此之间通过加抑制壁以此减少彼此影响。
左边a微带线是一个并联短截线低通滤波器。
短截线彼此之间通过加抑制壁也减少彼此影响[6-7]。
由微带双频合路器相关计算数据在软件中建模、仿真优化。
本文利用hfss建立三维模型如图3所示，并对其s参数进行仿真和优化。
仿真结果如图3所示，由图可知该结构很好地实现了宽带双频合路器设计指标。
两个通带的插入损耗分别为0.08db和0.25db，驻波比小于1.3ddb，驻波比值略大于设计目标，可以通过后期对实物进行驻波调整，隔离度大于60db，仿真实现了工程设计指标。
使用autocad制版软件绘制工程制图。
3 微带宽带双频合路器安装及测试过程
按照最佳仿真结果制作加工的实物如图4所示，其结构尺寸为141mm×20mm×138mm。
连接器端口类型为n-f与腔体采用紧配合的方式连接。
应用agilent5230a矢量网络分析仪对微带宽带双频合路器的驻波、损耗及隔离度分别进行测试，测试结果如图5、图6所示，测试结果与仿真结果基本一致，其中驻波比值提高，满足宽带双频合
路器设计指标。
4 结束语
综上所述，本文设计的微带宽带双频合路器是对传统同轴腔体双频合路器的改进，实际测试结果表明本文设计的一种带sir结构的微带宽带双频合路器，满足了工程的实际需求。
随着多路系统合路平台发展，该微带宽带双频合路器将有广阔市场应用前景。
参考文献：
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[2][美]路德维格.射频电路设计：理论与应用[m].王子宇，译.北京：电子工业出版社，2005.
[3]侯艳茹，一种新型微带tv合路器的设计[j].电视技术，2013，37（1）：58-60.
[4]朱浩然，一种新型结构的sir双波段带阻滤波器[j].合肥工业大学学报，2011，34（2）：201-204.
[5]彭亚涛，张立军，等.一种紧凑型微带三频滤波器的设计[j].固体电子学研究与进展，2012，32（6）：551-556.
[6]全志钢.一种微带宽带双频合路方法[p].中国：201010000 291.6，2010.10.13.
[7]刘维卓，安涛.一种td智能天线及其内置微带合路器.中国：201120372525.x.2012.06.06.。