高性能小型化平面濾波器設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、濾波器在射頻、微波電路中發(fā)揮著重要作用。不斷出現(xiàn)的無(wú)線通訊系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)濾波器設(shè)計(jì)提出了前所未有的挑戰(zhàn)：更高的性能指標(biāo)、更小的尺寸重量、更低的成本已成為新型濾波器必須滿足的基本要求。本論文基于交叉耦合諧振器濾波器綜合理論，提出了一系列結(jié)構(gòu)緊湊的平面濾波器設(shè)計(jì)，其具有通帶插損低、帶外抑制指標(biāo)高、選擇性好、在指定頻率位置具有傳輸零點(diǎn)以及寄生通帶遠(yuǎn)離通帶等特性，具有良好的工程應(yīng)用前景。 首先，本論文系統(tǒng)研究了交叉耦合諧振器濾波器綜合理論。

2、通過(guò)優(yōu)化算法提取濾波器的耦合矩陣和加載電阻，以數(shù)值實(shí)例證明了優(yōu)化算法的有效性。對(duì)指定耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)的有限頻率傳輸零點(diǎn)數(shù)目上限給出了嚴(yán)格數(shù)學(xué)證明。定義了靈敏度系數(shù)，以之定量描述耦合系數(shù)和諧振器諧振頻率變化對(duì)濾波器響應(yīng)的影響。利用優(yōu)化算法提取源和負(fù)載耦合的濾波器耦合矩陣。通過(guò)限制諧振器之間的某些直接耦合為零，令源和負(fù)載與多個(gè)諧振器耦合，或在源至負(fù)載間引入多條傳輸路徑，提出了一系列新型耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)這些結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)作了詳細(xì)分析。為減小

3、加工誤差的影響和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，提出通過(guò)級(jí)聯(lián)單元模塊架構(gòu)濾波器：各模塊單獨(dú)設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊產(chǎn)生和控制一個(gè)或兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，相鄰模塊通過(guò)非諧振節(jié)點(diǎn)(NRN)連接。利用該技術(shù)，一個(gè)N階模塊化濾波器可實(shí)現(xiàn)N個(gè)傳輸零點(diǎn)而無(wú)需引入源至負(fù)載的耦合。介紹了單胞、雙胞、三胞和四胞模塊的特性并利用其構(gòu)建高階濾波器。 其次，本論文研究了階躍阻抗諧振器，提出了一系列新穎的濾波器結(jié)構(gòu)。介紹了階躍阻抗發(fā)夾線諧振器濾波器，通過(guò)倒置諧振器和級(jí)聯(lián)階躍阻抗發(fā)夾線低通濾

4、波器使之分別適于寬通帶和寬阻帶應(yīng)用?；谛碌牡刃щ娐纺Ｐ屯茖?dǎo)出小型發(fā)夾線諧振器的諧振關(guān)系式，利用其構(gòu)建交叉耦合濾波器。為提高阻帶抑制指標(biāo)，提出了反對(duì)稱饋電結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可引入一對(duì)附加的傳輸零點(diǎn)。根據(jù)電磁場(chǎng)分布詳細(xì)研究了這對(duì)傳輸零點(diǎn)的產(chǎn)生機(jī)理，并對(duì)它們的位置作了推導(dǎo)。將階躍阻抗結(jié)構(gòu)整合于六角形開(kāi)環(huán)諧振器中，基于奇、偶模等效電路模型，分析了其諧振特性。利用六角形階躍阻抗諧振器構(gòu)建了一系列濾波器，包括切比雪夫型和三胞濾波器。此類濾波器結(jié)構(gòu)緊湊，

5、寄生通帶遠(yuǎn)離中心頻率，具有良好的選擇性和帶外抑制指標(biāo)。提出一種新穎的四分之波長(zhǎng)諧振器濾波器，諧振器間通過(guò)集總元件耦合。改變集總元件值，即可控制傳輸零點(diǎn)的數(shù)量和位置。濾波器設(shè)計(jì)靈活，結(jié)構(gòu)緊湊。 再次，本論文研究了雙模諧振器及帶通濾波器。介紹了貼片和缺角作微擾的六角環(huán)形雙模帶通濾波器，根據(jù)場(chǎng)分布特點(diǎn)研究了諧振器的模式分離特性，通過(guò)改變微擾的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)了一系列具有帶外傳輸零點(diǎn)的雙模濾波器，優(yōu)化提取了這些濾波器的耦合矩陣，并通過(guò)級(jí)聯(lián)