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基于多模谐振器的超宽带滤波器设计

王亚伟  
【摘要】:自从美国联邦通讯委员会(FCC)在2002年2月发布了超宽带通讯标准,超带无线通信技术以其高数据传输速率、低损耗、灵活性与机动性,受到了大量的关注。超宽带滤波器作为超宽带系统中一个关键元件,对系统的整体性能的产生重大的影响。本文基于阶跃阻抗环谐振器结构设计了低成本、小尺寸和高性能的超宽带带通滤波器,其中阶跃阻抗环谐振器由阶跃阻抗环结构与两侧加载的四分之一波长谐振器构成;超宽带室内标准规定的频段中存在已有无线通信系统使用的频段,因而需要设计具有多陷波特性的超宽带滤波器。本文基于双模和三模枝节加载谐振器分别设计了具有双陷波、三陷波特性的超宽带滤波器。本文的主要工作内容为: 1.设计了一种新颖的阶跃阻抗环谐振器。基于微波网络理论与奇偶模分析法对谐振器的传输零点与谐振特性进行详细分析,有效地设计谐振器的4个谐振点均匀的分布在超宽带频段内,2个传输零点分布于通带频段的低截止边沿和高截止边沿。将基于该谐振器应用于超宽带带通滤波器设计,通过实际加工与测试,该滤波器具有良好的带内特性、高回波损耗、低插入损耗和高带外抑制。 2.设计了双模折叠枝节加载谐振器。采用奇偶模分析法分析了谐振器的谐振特性,通过调节该谐振器物理尺寸,使谐振频率对应于所需求的陷波频点。将该谐振器加载于优化高通折叠短路枝节结构的超宽带滤波器上,实现具有双陷波特性的超宽带滤波器。滤波器仿真与实验的结果吻合较好,均获得好的插入损耗与回波损耗。 3.设计了三模折叠枝节加载谐振器。采用奇偶模分析法分析了谐振器的谐振频率分布特性。优化高通折叠短路枝节结构实现基本的超宽带带通滤波器。针对所需求的陷波频率,主要通过调整折叠三模谐振器的导纳比实现对应的谐振频率。最后通过对加工的滤波器进行加工与实验测试,其带内外特性均获得较为理想的结果。


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