【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)方法也相應(yīng)層出不窮。而帶通濾波器作為其中的一個(gè)重要器件其相關(guān)技術(shù)也得到了廣泛。而深入的研究和長，足的發(fā)展。本文就無線通信系統(tǒng)中的帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法和新結(jié)構(gòu)新。工藝進(jìn)行了分析和研究。中選擇合適的模板，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q來實(shí)現(xiàn)最終設(shè)計(jì)。在基本不增加尺寸的情況下實(shí)現(xiàn)諧波抑制的功能，同時(shí)討論了spurline放置位置的影響。加載spurline后雜散響應(yīng)明顯得到了抑制，滿足設(shè)計(jì)要求，證實(shí)了設(shè)計(jì)方法的正確性。端增加一個(gè)禍合電容以在高低阻帶各提供一個(gè)衰減零點(diǎn)的2階帶通濾波器。通過采用SIR技術(shù)和LTCC工藝使電路尺寸較微帶平面電路得到了很大減小。SIR諧振器帶來的高阻帶零點(diǎn)位置來判斷基板介電常數(shù)細(xì)微變化的分析方法。究所取得的研究成果。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 TAL ? ? ? ??? （ 35） 圖 33 是以 ZR 作為變量的電學(xué)長度 1? ，與歸一化長度 nL 之間的關(guān)系 半波長和全波長 SIR 的總電學(xué)長度分別定義為 TB? 和 TC? ，表示如下 : 2TB TA??? ， 4TC TA??? 把他們分別對(duì)長度為 ? 和 2? 的 UIR 進(jìn)行歸一化得 / 2 /TB TA nL? ? ? ???， （ 36） / 2 4 / 2T C T A nL? ? ? ???。 （ 37） 由上面的公式可知，三類 SIR 的諧振條件可以用一個(gè)表達(dá)式來表示。從圖 33 可知，諧振器長度歸一化 nL 在 zR 1 時(shí)有極大值， zR 1 時(shí)有極小值。下面我們看一下得到上述極大值和極小值的條件。 21TA? ? ???以 代入式（ 33） 111ta n ( ta n ta n )1 ta n ta nTAZTAR? ? ????? ? （ 38） 當(dāng) 0 ZR 1 和 0 TA? ? /2 時(shí)， 11112ta n1ta n ( ta n ) ( )1 ta n 1 ta n 1Z Z ZZTA Z Z ZZR R RRR R RR ??? ??? ? ? ? ?? ? ? (39) 當(dāng) 11ta n / / ta nZZRR??? 時(shí)取等號(hào)，這等效于： 2 1tan ZR? ? （ 310） 這樣，當(dāng) 12 arctan ZR???? （ 311） 時(shí) TA? 為極小值： m in 2( ) a rc ta n ( )1 ZTA ZRR? ? ? （ 312） 同樣，當(dāng) ZR 〉 1 和 2T? ????時(shí)我們得到如下的等式： 11ta nta n ( )1 ta nZZTAZ ZRRR R?? ???? （ 313） 由于 0〈 ? 〈 2? ，當(dāng) 1? = 2? = arctan ZR 時(shí)， TA? 得極大值為： m in 2( ) a rc ta n ( )1 ZTA ZRR? ? ? 上述計(jì)算表明 1? = 2? 為一特殊條件，它給出 SIR 的極大或者極小長度。下面的討論主要基于這一條件。圖 34 是 1? = 2? = 0? 時(shí)，阻抗比 R:和諧振器歸一化長度 0nL 的關(guān)系。這里 0nL 可表示如下 002 / 4 / 4 ( a r c t a n ) /n T A ZLR? ? ? ? ?? ? ? （ 314） 由圖 34 可知，可通過采用較小的 R，值來無限地縮短 SIR 諧振器的長度，但最大 SIR 長度被限定于對(duì)應(yīng) UIR 長度的兩倍。 圖 34 阻抗比和歸一化諧振器長度的關(guān)系 SIR 的雜散諧振頻率 SIR 一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是能通過改變阻抗比 R，來調(diào)整諧振器長度和相應(yīng)的雜散諧振頻率。在下面 的討論中，基本諧振頻率表示為 0f ，而 g? /4, g? /2 和 g? SIR 的相應(yīng)最低雜散頻率響應(yīng)分別是 SAf 39。 SBf 和 SCf 。 為了了解雜散響應(yīng)的總趨勢，我們把橫向電磁場模 式作為主導(dǎo)諧振模式，并忽略諧振器傳輸線的阻抗階躍面。繼續(xù)假定 SIR 結(jié)構(gòu)的 1? = 2? = 0? 。 相應(yīng)于雜散頻率 SAf 39。 f SB和 SCf 的諧振器電學(xué)長度分別以 SA? 39。 SB? 和 SC? 表示。 由式 (33)對(duì)于 SAf 有 : 0t a n t a n ( ) a r c t a nS A ZR? ? ?? ? ? ? （ 315） 對(duì) g? /2 和 g? SIR 能從下面等式中推一導(dǎo)出諧振條件 : 1 2 1 2( ta n ta n ) ( ta n ta n ) 0ZZRR? ? ? ?? ? ? （ 316） 考慮到 1? = 2? = 0? ，則有 2t a n ( 1 ) ( t a n ) 0ZZRR??? ? ? ? 從上面的等式中我們可以得到以下結(jié)果 : 0 arctan ZR? ? ， 0 a r c t a n / 2Z S B S CR? ? ? ?? ? ?。 （ 316） 因此，雜散諧振頻率為： 00 0 0 1a r c t a nS A S AZff R? ? ? ??? ?? ? ? ? （ 317） 0 0 0 2 a r c t a nS B S C S BZff R? ??? ? ? （ 318） 圖 35 說明了上述關(guān)系。一般而言，基本諧振頻率應(yīng)該和雜散頻率盡可能離得遠(yuǎn)些。因此從圖中可以看出對(duì)于禮 /4E 型 SIR 優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)取小的 R:值，這相應(yīng)地還可以 減少諧振器地尺寸。 3. 一種 SIR 等效電路的推導(dǎo) 高頻的 RF 電路在實(shí)際制作中通常要采用分布元件。即使這樣，采用集中元件分析還是比分布元件分析要方便和有預(yù)見的多。此外，基本的帶通濾波器設(shè)計(jì)理論是基于集中元件電路的，因而需要使這些理論結(jié)果有可能應(yīng)用于分布元件的諧振器設(shè)計(jì)之中。在諧振狀態(tài)下，象 SIR這樣的分布元件諧振器可以近似的用等效的，推導(dǎo)出的諧振斜率參數(shù)由集中元件 L, C, R 來表示。 磁化率斜率參數(shù) b、的定義如下 : 002 SsdBb d ??? ? ?? ? ? （ 319） 上式中為角諧振頻率，是諧振器的磁化率。設(shè)定型 SIR 的磁化率為，相應(yīng)的斜率參數(shù)為，由式 (32)和式 (319)可推導(dǎo)出斜率參數(shù)如下 : ? ? 122 2t a n t a nI m 1 / t a n t a n 1ZS A i Z RB Z Y R ?????? ? ? ? （ 320） 000022SAd B d Bb dd? ? ? ???????? ? ? ? ? ? 0 1 2 12 2 20 1 22 (1 ) s in ZZZY RlR R l? ???? ? ??????? （ 321） 上式中 01? 是諧振時(shí) 1? 的值， 1l 、 2l 是諧振器的物理長度。在 01 02 0? ? ???，即 12ll? 的條件下，考慮到 22000 1 2 0 2 22ta n , s in / ( 1 ), a r c ta n ( 3 2 2 )2 ( 1 )z z zzS A O zz z zR R RY Rb Y Y RR R R??? ?? ? ???? ? ? ? ??????? 相似的， /2g? 型 SIR 和 g? 型 SIR 在 01 02 0? ? ???時(shí)的磁化率參數(shù)為 SBOb 和 SCOb ； 0 2 20 2 22 2 a r c t a n ( 3 2 3 )4 4 a r c t a nS B O ZS C O Zb Y Rb Y R??? ? ??? Y Y ( 3 2 4 ) 集總參數(shù)諧振器磁化斜率參數(shù)與 0L 、 0C 、 0G z 之間的關(guān)系為： 001/ sLb?? ， 00/sCb?? ， 00/sG b Q? （ 325） 因此，在諧振頻率附近的 SIR 等效電路可如圖 36 所示。 半波長 SIR 的特性分析 g? /2 型 SIR 的基本結(jié)構(gòu)如圖 37 所示，諧振器的分析方法采用 中討論 過的 g? /4 型 SIR 的同樣的方法。在此直接分析文獻(xiàn)『 6』給出的由開路端看進(jìn)去的輸入導(dǎo)納 : 1 2 1 212 2 2 21 2 1 2121212 ( ta n ta n ) ( ta n ta n )( 1 ta n ) ( 1 ta n ) 2 ( 1 ) ta n ta n0ta n ta nZZzzzRRY jYRRYZRZ? ? ? ?? ? ? ??????? ? ? ???? (3 26)取 的 諧 振 條 件 為 ： 圖 37 半波長型 SIR 基本結(jié)構(gòu) 如前所述，這公式是通用于所有 SIR 結(jié)構(gòu)的，因此，諧振器電學(xué)長度、雜散頻率及電納斜率系數(shù)也都能用式 (326)同樣的方法進(jìn)行討論。設(shè)已 =氏 =氏，則式 ((326)簡化為 : 212 222 ( 1 ) ( t a n ) t a n ( 3 2 7)2 ( 1 ) t a nZZz z zRRY j Y R R R ?? ?????? ? ? 諧振條件為： 0 arctan zR???? 和 g? /4 型 S 工 R 相比， g? /2 型 SIR 的雜散響應(yīng)變得更為關(guān)鍵。這要求設(shè)計(jì)者考慮更高諧振模式的雜散響應(yīng)。而這都人 I4型 SIR則是被忽略的。設(shè)雜散諧振頻率為 1 2 3SB SB SBf f f、 、 ，相應(yīng)的 ? 為 1 2 3S S S? ? ?、 、 ，我們可以從式（ 327）中得到： 120311001 1 10 0 01 1 10 0 0/2a r c ta n ( )( 3 2 8 )22 ( ) 1 ( 3 2 9 )2 ( 3 3sszsS BZS B S S BS B S S BRff a rc tan Rffffffff??? ? ???? ???????? ? ? ??? ? ?? ? ? ?? ? ?則 ： 0) 167。 一種抑制寄生通帶的錐 形線 BPF . 1 錐形線諧振器的 SIR 分析方法 前面討論的都是具有兩段不同阻抗的傳輸線的諧振器結(jié)構(gòu)的 SIR，然而，從理論上說， 沒有必要限制傳輸線阻抗僅僅在兩個(gè)水平上，采用這種結(jié)構(gòu)只是為了設(shè)計(jì)方便，下面我們就將討論如圖 38 中所示的多階諧振器結(jié)構(gòu)的 SIR 并用它來近視分析錐形線諧振器。 通過增加多階 SIR 的階數(shù)，具有多階的諧振器逐漸逼近于錐形線諧振器 (LTLR )，提供了一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確有效的分析錐形線諧振器的設(shè)計(jì)方法。如圖 38 (b)是一個(gè)兩端開路的禮 /2型 LTLR。這種諧振器結(jié)構(gòu)在大電流的諧振 器中心附近采用大的線寬，而在沒有電流流動(dòng)的開路端則采用小的線寬，以減少導(dǎo)體損耗，而導(dǎo)體損耗正是帶狀線諧振器的主要損耗方式。另外，采用線性錐形線結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)諧振器間的側(cè)壁邊緣藕合，而強(qiáng)的禍合有利于寬帶多級(jí)BPF 中應(yīng)用。 圖 38 (a)是 ((b)的 LTLR 基于 N 階 SIR 結(jié)構(gòu)的等效表示。通過增加 N 值可望達(dá)到很好的逼近。從每個(gè)單獨(dú)的傳輸線的 F 矩陣可以獲得電路總的 F 矩陣。用此近似方法可以直接分析圖中的 L,I39。LR 結(jié)構(gòu)諧振器，相比對(duì)諧振器進(jìn)行電磁分析能節(jié)省不少計(jì)算時(shí)間。然而，在這種分析方法中假定了準(zhǔn) TEM 模電磁場分布 ，因此，在下面的討論中我們可以知道，它具有局限性。 開路端和諧振器中心的特征阻抗和線寬分別為 ZZ , Zl 和 Wz , W，如上圖所示。阻抗比定義為 R:二 Z, / Zl。假定為微帶線結(jié)構(gòu)，并考慮開路端的邊緣效應(yīng)、階躍結(jié)合面的不連續(xù)性以及由于線寬變化而產(chǎn)生的有效介電常數(shù)變化等因素。圖 39 是襯底介電常數(shù) s,二 ，厚度 H = ，諧振頻率為 fo = 條件下，以 N 為變量的諧振器總長 L。的計(jì)算值。結(jié)果顯示在 N60 時(shí)偏差小于 Yo。因此采用大 N 時(shí)，多階諧振器的分析能有效的應(yīng)用于LT LR 諧振器的分析。使偏差低于 %的級(jí)數(shù) N