【正文】 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 。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。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，使得兩個(gè)通帶間具有很好的隔離。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(wèn)題。 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 [3] 管雪輝，無(wú)線通信微波雙頻濾波器的設(shè)計(jì)， 2020， 3435 [4] ， RF and Microwave Wireless Systems， New York： John Wileyamp。 3． 進(jìn)一步分析階梯阻抗諧振器的特性，提出兩通帶帶寬可分別控制的，結(jié)構(gòu)更緊密、更適合雙頻濾波器設(shè)計(jì)的諧振器結(jié)構(gòu)。 表 兩種濾波器結(jié)果的比較： 本章采用 λg/2型 SIR設(shè) 計(jì)了三種用于無(wú)線局域網(wǎng)，頻點(diǎn)位置和頻帶帶寬均可控的雙頻帶 通濾波器，頻點(diǎn)位置通過(guò)調(diào)節(jié)阻抗比 RZ和 u值控制，帶寬取決于諧振器之間的耦合，而耦合特性可以通過(guò)改變諧振器間的距離來(lái)調(diào)節(jié)，因此雙頻段濾波器的帶寬在一定的范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)。此時(shí)，由式 ()計(jì)算得濾波器兩個(gè)頻段的耦合系數(shù) (k12)l和 (k12)2分別為 ，由圖 (a)和 (b)，可初步確定諧振器間的耦合間距 S1=lmm， S2=， 用 HFSS建立模型，模型如圖 ： 圖 設(shè)計(jì)一雙頻帶通濾波器的 HFSS模型 圖 抽頭位置 t對(duì)濾波器的性能影響 電路的各參數(shù)確定后，經(jīng)過(guò)仿真優(yōu)化確定濾波器的輸入輸出抽頭位置， 圖 抽頭位置 t值的變化對(duì)濾波器性能的影響。 Makimoto M和 Yamashita S于 1980年提出了應(yīng)用 SIR諧振器構(gòu)成微波帶通濾波電路的想法，通過(guò)調(diào)節(jié)耦合線段與非耦合線段的阻抗比 ，以控制寄生通帶在頻率軸上的位置。同時(shí)， RZ取得越小，總的電長(zhǎng)度越小。 10 圖 微帶線 λg/2型 SIR 基本結(jié)構(gòu) 為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，設(shè) ??? ?? 21 可通過(guò)采用較小的 zR 值來(lái)縮短 SIR諧 振器的電長(zhǎng)度，即采用圖(a)所 示的結(jié)構(gòu)。 圖 λg/2型 SIR的一些結(jié)構(gòu)變化 （ a）直線型 （ b）發(fā)夾型 （ c）環(huán)型 （ d）具有內(nèi)部耦合的發(fā)夾型 （ e）具 有內(nèi)部耦合的環(huán)型 圖 λg/2型 SIR的幾種典型的不同結(jié)構(gòu)。173。 (a) λg/4 型 (b) λg/2 型 (c) λg型 所以需要定義阻帶抑制參數(shù) ，在實(shí)際情況中，為了使阻帶抑制與矩形系數(shù)建立聯(lián)系，定義阻帶抑 制為 60dB。然而，這在實(shí)際應(yīng)用中，我們是沒(méi)有辦法消除濾波器固有損耗的。而對(duì)于雙頻段諧振器，需要同時(shí)考慮諧振器的基頻和第一雜散頻率。 在圖 中， LAr 是 “ 通帶內(nèi)的最大衰減 ” 值； ω1180。后濾波器的衰減為無(wú)限大，故稱之為“阻帶”。 濾波器的特性用其頻率響應(yīng)來(lái)描述，我們按其特性的不同，可分為低通濾波器 (LPF)、 高通濾波器 (HPF)、帶通濾波器 (BPF)、帶阻濾波器 (BEF)和全通濾波器 (APF)。 階梯阻抗雙頻段濾波器即利用耦合諧振濾波器的寄生通帶來(lái)實(shí)現(xiàn)雙頻濾波器，其在雙頻段濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用一直就受到重視 [7][8]。因此通信設(shè)備中雙頻段濾波器已經(jīng)成為微波頻段的無(wú)線通信設(shè)備中的重要元件 [3]。 為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎(chǔ)設(shè)備資源，在通信系統(tǒng)中設(shè)置能同時(shí)工作的多個(gè)通信頻段，有效途徑之一就是研究和開(kāi)發(fā)高性能的雙頻段微波濾波器。文中介紹并分析了階梯阻抗諧振器 (Stepped． Impedance． Resonators， SIR)的結(jié)構(gòu)和特性，著重闡述了半波長(zhǎng)階梯阻抗諧振器的基本特性，并分析了這種結(jié)構(gòu)諧振器的優(yōu)越性及其實(shí)現(xiàn)雙頻的原理。近年來(lái)，相比與其它領(lǐng)域，移動(dòng)通訊技術(shù)得到了飛速發(fā)展，不但增大了射頻濾波器的需求，同時(shí)也對(duì)其提出了更高的要求 —— 高性能、小型化、輕型化、低成本。因此，對(duì)雙頻帶濾波器的研究具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)對(duì)于雙頻段通信系統(tǒng)研究和應(yīng)用也一直非常重視，但對(duì)雙頻段濾波器設(shè)計(jì)理論研究，特別是在 應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)上，國(guó)內(nèi)還處在起步階段，與歐美同等國(guó)相比仍有一定差距。然而具有這樣理想特性的濾波器是不存在的，濾波器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是：在盡可能允許的范圍內(nèi)近似的達(dá)到理想濾波器的要求，它對(duì)所有要求的通帶頻率范圍內(nèi)的信號(hào)提供盡可能的傳輸，而對(duì)通帶外的頻率信號(hào)盡可能的抑制 [9]。圖中縱坐標(biāo)表示衰減，橫坐標(biāo)為角頻率。然而實(shí)現(xiàn)這種理想頻率響應(yīng)濾波器需要無(wú)數(shù)多個(gè)元件，這在實(shí)際中是不可能辦到的。 以上為阻帶， LAs 是阻帶內(nèi)指定頻率點(diǎn) ω1180。 利用仿真軟件求出相鄰諧振器對(duì)應(yīng)的耦合系數(shù)，然后采用曲線擬合的方式求出耦合間距的大小，通過(guò) HFSS仿真軟件，提取得到諧振器間的耦合系數(shù)。 (4)頻帶帶寬：對(duì)于帶通濾波器，定義為濾波電路的通帶內(nèi)達(dá)到 10dB衰減對(duì)應(yīng)的高端截止頻率和低端截止頻率的差值。功率損耗通常被定義為是外接負(fù)載上的和濾 波器本身的功率損耗之和，有載品質(zhì)因數(shù) QLD即以此來(lái)定義，表示為： EFLD Q111 ?? (211) 式中， QF濾波器的固有品質(zhì)因數(shù)， QE為濾 波器的外界品質(zhì)因數(shù)。 開(kāi)路面 173。173。圖 (e)是圖 (d）的 改進(jìn)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步微型化，間距因素被明顯地?cái)U(kuò)大了。設(shè)基本諧振頻率和雜散諧振頻率分別為 f0、 fs fs fs3，相 應(yīng)的 θ分別為 θ0、 θs θs θs3。根據(jù)式 （ 32） ， λg/2型 SIR的諧 振條件為： 0tantan 21 ?? ??ZR ? ?1ff ? (313) 0tantan 12 ?? ?? ZR ? ?2ff ? (314) 式子 （ 313）、（ 314） 中 f1和 f2分 別為諧振器的基頻和第一雜散響應(yīng)頻率， SIR諧振器可采用等電長(zhǎng)度（ 21 ??? ）或非等電長(zhǎng)度（ 21 ??? ）兩種形式，為了增加設(shè)計(jì)的靈活性，在本文的設(shè)計(jì)中，我們采用非等電長(zhǎng)度，令 ? ?212 / ??? ??u ， ? ?212 ??? ??t ，由式 （ 313） 、 （ 314） 可得： ? ? 02tan21tan 21 ????????????? ?? ?? uuR Z ? ?1ff ? (315) ? ? 021tan2tan 1 ??????? ???????? ?? uRu Zt ? ?2ff ? (316) 由式 (315)和 (316)可知， u和 Rz的 值一旦確定，濾波器所對(duì)應(yīng)的的頻率 f1和 f2便可確定。本章中的雙頻帶通濾波器均無(wú)需外加輸入輸出匹配電路，在結(jié)構(gòu)上更小巧緊湊。 變形后的 SIR雙頻帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 將圖 中的諧振器 2 放入諧振器 1 中，所設(shè)計(jì)的雙頻帶通濾波器結(jié)構(gòu)如圖所示，圖中，設(shè)計(jì)一種兩中心頻率分別為 和 的雙頻帶通濾波器，諧振器 1 與諧振器 2 通過(guò)兩段低阻抗線耦合，其耦合系數(shù)由 S1 和 S2 調(diào)節(jié)。 第五章 總結(jié)與展望 總結(jié) 本文以無(wú)線通信中的雙頻帶通濾波器為研究對(duì)象，在如何用階梯阻抗諧振器實(shí)現(xiàn)雙頻段濾波器的設(shè)計(jì)理 論方面進(jìn)行了一些探索性的工作。感謝韓老師在課題研究中對(duì)自己的不斷指導(dǎo)和教誨，特別是本課題的所有工作都是在韓老師的悉心指導(dǎo)