【正文】 ............................ 20 3 第一章 緒論 雙頻帶通濾波器的研究背景 濾波器在每個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用都有不同的要求，高選擇性、寬帶波導(dǎo)濾波器，同軸諧振器和懸置多工器，以及電子可調(diào)濾波器滿足了軍事應(yīng)用對(duì)器件的寬帶、可調(diào)性要求，衛(wèi)星通訊工業(yè)要求濾波器規(guī)模小、低損耗、帶寬窄，且在幅度選擇性和相位線性度上有非常嚴(yán)格的要求，多模波導(dǎo)介質(zhì)諧振器濾波器就是在這樣的需求下發(fā)展起來(lái)的；移動(dòng)通訊基站設(shè)備需要小型化、低損耗、高功率傳輸?shù)挠羞x擇性濾波器，而且成本低，達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)的要求，同 軸諧振器，介質(zhì)諧振器，超導(dǎo)濾波器以及諸如降低損耗的方法就是伴隨著這一需要而產(chǎn)生的；與移動(dòng)通訊基站相比，移動(dòng)通訊手持設(shè)備需要尺寸更小、成本更低、損耗低、高選擇性和能夠大規(guī)模生產(chǎn)的濾波器，從而驅(qū)動(dòng)了表面聲波濾波器和微機(jī)電系統(tǒng)濾波器的發(fā)展。同時(shí)單頻段通信系統(tǒng)已顯得陳舊，不能很好地滿足無(wú)線通信的需求?，F(xiàn)代通信的快速發(fā)展需要有效利用越來(lái)越多的頻率信道，為了減小通信電路設(shè)備體積和重量，雙頻段器件的研究越來(lái)越引起重視。這種設(shè)計(jì)概念提供了容易實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施和高性能的產(chǎn)品。特別是從近幾年開始，采用了微波雙頻段濾波器的雙頻通信系統(tǒng)前端已經(jīng)研制成功，微波雙頻濾波器件已逐步進(jìn)入實(shí)用化階段。此方法通常適用于兩個(gè)通帶頻率相差較小的場(chǎng)合； 3．利用耦合諧振濾波器的寄生通帶 。 第二章 微波濾波器的基本理論 概述 微波濾波器是微波工程應(yīng)用中重要的器件之一，理想的微波濾波器應(yīng)該是這樣 的一種二端口網(wǎng)絡(luò) ,在通帶范圍內(nèi)能夠使微波信號(hào)完全的傳輸，而在阻帶范圍微波信號(hào)則完全被截止。在微 5 波頻段下，必需采用分布參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)微波濾波器，它比低頻時(shí)要復(fù)雜的多。低通濾波器的理想化衰減頻率特性如圖 示。 范圍內(nèi)濾波器的衰減為零，稱之為“通帶”，在 ω180。稱為“截止頻率”或“帶邊頻率 ”。 圖 低通原 型 濾 波器衰減頻率特性 （ a） Butterworth 響應(yīng) （ b） Chebyshev 響應(yīng) 圖 常見濾波器的響應(yīng) 6 兩種最常見濾波器的響應(yīng)如圖 所 示。 為通帶， ω1180。 耦合諧振 帶通濾波器的理論 當(dāng)兩個(gè)諧振器靠近時(shí)，它們之間便會(huì)有電磁場(chǎng)耦合。 當(dāng)基頻和第一雜散頻率相同的兩個(gè)諧振器之間耦合時(shí)，在第一頻段和第二頻段的耦合系數(shù)分別為 [12]： 2112122112121 ff ffk ???? (23) 2112222112222 ff ffk ???? (24) 其中：“ + ”表示磁耦合，“ ”表示電耦合。采用歸一化頻率 可以簡(jiǎn)化對(duì)濾波器電路的設(shè)計(jì)過程。 (3)波紋系數(shù)：波紋系數(shù)表示在通帶內(nèi)信號(hào)響應(yīng)的最大值和最小值的差值，單位通常為 dB或奈培(Napier)。 dBldBhdBldBhdBdBff ffBWBWSF 336060360???? （ 29） (6)阻帶抑制：在理想情況下，希望濾波器在阻帶頻段內(nèi)具有無(wú)窮大的衰減量。濾波電路的品質(zhì)因數(shù) Q可以用公式表示為 : 0los sstor ed ??? ?? PWQ (210) 8 其中 ω0為 濾波器的諧振頻率， Wstored為一個(gè)周期內(nèi)的平均儲(chǔ)能， Ploss為單位時(shí)間內(nèi)的平均耗能。這三種結(jié)構(gòu)都包括了由開路端、短 路端和它們之間的階躍結(jié)合面， λg/4型 、 λg/2型 和 λg型 SIR能分別被看成是由 1個(gè)、 2個(gè)、 4個(gè)基本單 元組成 [13]。 173。173。 9 λ g/2型 SIR的基本結(jié)構(gòu)和特性 本節(jié)將討論 λg/2型 SIR的基本結(jié)構(gòu)和特性，在實(shí)際的應(yīng)用中 λg/2型 SIR比 λg/4型 SIR用于更多的射頻器件。 (d）中的諧振器具有和 (b)相似的 u型結(jié)構(gòu)，但它具有內(nèi)部耦合線，利用它們的開路端，使之微型化。一般均勻阻抗諧振器 (UIR)的諧振條件唯一地取決于傳輸線的長(zhǎng)度，而對(duì) SIR則同時(shí)要計(jì)入長(zhǎng)度和阻抗比。在上述條件下，輸入導(dǎo)納和諧振條件可以分別寫為： (33) ）（ z0 a rc ta n R?? ?? (34) 對(duì)于 λg/2型 SIR而 言，雜散響應(yīng)變得很關(guān)鍵 [14]，這要求設(shè)計(jì)時(shí)考慮更高諧振模式的雜散響應(yīng)。 λ g/2型 SIR 諧振器的電長(zhǎng)度 從 圖 以得到， λg/2型 SIR總的電學(xué)長(zhǎng)度： (38) 結(jié)合基本諧振條件式 (32)可以得到： （當(dāng) RZ? 1時(shí)） (39) ???T (當(dāng) RZ=1時(shí) ) (310) 將式 (39)對(duì) θT 進(jìn)行求導(dǎo)得： 0c s c)ta n(11 12z12z ????? ?? RR (311) 因此總的電學(xué)長(zhǎng)度取得極值的條件為： 2z1 )(a rc ta n ?? ?? R (312) λg/2型 SIR總 的電長(zhǎng)度如圖 。 )(2 21 ??? ??T???????? ???? 11zzT t a nt a n1 12t a n ??? RR 12 圖 SIR總的電長(zhǎng)度 λ g/2型 SIR 實(shí)現(xiàn)雙頻的原理 用 λg/2型 階梯阻抗諧振器實(shí)現(xiàn)的雙頻段帶通濾波器，在其寬頻帶響應(yīng)中，有多個(gè)雜散頻率，并且雜散響應(yīng)的頻率位置可以通過阻抗比 Rz進(jìn)行 調(diào)節(jié)，我們就想到可以用一次響應(yīng)雜散頻率來(lái)設(shè)計(jì)階梯阻抗雙頻濾波器。在雙頻濾波器的設(shè)計(jì)中，首先確定所要設(shè)計(jì)的兩中心頻率，得出兩頻率之比 f2/f1，然后選取 Rz的取值，從 圖 (a)中 得出 u的值，再由 圖 (b)．得到的值 t? ，進(jìn)而推出 1? 、 2? 的值，諧振器的電學(xué)參數(shù)得到初步的確定。在本章中我們利用 SIR的高次 模產(chǎn)生的第二個(gè)通帶設(shè)計(jì)了兩種應(yīng)用于無(wú)線局域網(wǎng) WLAN系統(tǒng) ()的 雙頻帶通濾波器，在設(shè)計(jì)中所有 的 SIR諧 振器采用相同的結(jié)構(gòu)。仿真時(shí)選用介電常數(shù)為 ，介質(zhì)層厚度為，損耗角正切為 Rogers R03010，利用計(jì)算公式得到電路中微帶線的初值，然后在仿真軟件中優(yōu)化調(diào)整使得濾波器的兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)分別位于 ，從而得到諧振器的各參數(shù)為： WI=， W2=， W3=， Ll=9mm， L2=； 對(duì)于兩級(jí)耦合諧振帶通濾波器，諧振器間的耦合系數(shù)由下式確定： ? ? ? ? ? ?nnnn ggF B Wk2112? （ 51） 圖 (a)和 (b)分別是在 ，以距 離 S1作為參數(shù)，距離 S2與耦合系數(shù) k12的關(guān) 系曲線。仿真得到在 輸零點(diǎn)，使得兩個(gè)通帶間具有很好的隔離。仿真得到在，使得兩個(gè)通帶間具有很好的隔離。本章設(shè)計(jì)的雙頻濾波器均無(wú)外加的輸入輸出匹配電路，與傳統(tǒng)微帶雙頻濾波器相比其電路尺寸更小、結(jié)構(gòu)更緊湊。因此可嘗試用錐形線 SLR結(jié)構(gòu)諧振器，以減小阻抗結(jié)合處的非連續(xù)性問題。 致謝 本論文的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師 ***老師。 感謝我的 *****時(shí)間里對(duì)我的支持，她們?cè)谏钌辖o我提供了很大的幫助。Sons， 2020 [6] and ， A history of microwave filter research design and development， IEEE Theory Tech， ， ， ， September 1984 [7] and ， A dualpa