微带多通带和宽带滤波器研究

【摘要】： 无线通信行业在21世纪获得了巨大的发展。随着GSM、WIMAX、WCDMA、WLAN、UWB等各种无线通信协议的提出、验证、实现以及应用,极大地刺激了滤波器技术的快速发展。为了进一步提高频谱资源的利用率和通信频段的兼容性,多通带和宽带滤波器技术成为近年来的研究热点。本文主要围绕无线通信频段的微带多通带和宽带滤波器设计展开,针对缺陷地面结构,微带并联枝节和枝节加载谐振器等多种微带结构,利用对比设计思想和协同仿真技术,设计了多款工作于无线通信频段的多通带和宽带滤波器。本文的主要工作如下: (1)系统研究了基于缺陷地面谐振器的带通和双通带滤波器设计方法。基于缺陷谐振环单元的谐振和耦合特性分析,采用不同谐振单元的通带组合和馈线的缝隙耦合实现了带源和负载耦合的并联型双通带滤波器;采用同步参数提取技术揭示了嵌套缺陷开口谐振环的双谐振特性,并利用其作为谐振单元实现了结构紧凑的双通带滤波器设计;基于微带缺陷地面双模谐振器结构,设计出非对称零点的缺陷地面双模单通带及双通带滤波器。 (2)提出了并联电感耦合的带通和双通带滤波器设计方法。利用微带短路枝节的并联电感耦合作用,实现了谐振腔耦合带通滤波器设计;由于并联电感在高频时等效的强耦合作用,进一步将该结构与枝节加载谐振器相结合,采用协同仿真技术快速设计了通带带宽悬殊的双通带滤波器。 (3)基于对枝节加载谐振器的谐振特性和耦合特性分析,利用其作为基本谐振单元设计了交叉耦合形式和带源和负载耦合形式的高选择性双通带滤波器;根据开口谐振环和缺陷谐振环的外部耦合特点,提出了一种能同时实现宽边耦合和缝隙耦合的公共馈电结构,实现了通带独立设计的混合型双通带滤波器和双工器,并进一步利用该馈电结构实现了带源和负载耦合的微带三通带滤波器;提出了一种外部耦合可调的“T”型馈电结构,较好地解决了混合采用枝节加载谐振器与缺陷谐振器两种谐振结构的微带三通带滤波器设计问题。 (4)提出了一种采用微带元件高低通特性组合设计超宽带滤波器的新方法。首先利用微带短路枝节和微带交指耦合电容实现准高通特性,并与微带枝节线的准低通特性结合,利用协同仿真实现了准确快速的超宽带滤波器设计;进一步研究了短路阶梯阻抗枝节和一种改进的兰格耦合器结构的传输特性,并与微带开路枝节结合,利用单元特性的网络级联和协同仿真实现了超宽带滤波器的快速设计。