具有陷波特性的超宽带滤波器的设计与研制

发布时间：2019-09-12 09:22

【摘要】：在美国联邦通讯委员会(FCC)于2002年2月发布了超宽带这一频段的通讯标准之后,超宽带无线通信技术就因为它的数据传输速率很高、损耗很低、灵活性和机动性较好,得到了相关领域的大量关注。超宽带滤波器身为该系统中一个非常重要的元件,将对系统的性能产生重大的影响。本文是基于阶梯阻抗谐振器结构和交指型结构设计的成本低、尺寸较小和性能较好的具有陷波特性的超宽带带通滤波器,其中产生超宽带的结构是由阶梯阻抗加载四分之一波长的短路枝节构成的。由于超宽带中存在无线局域网WLAN、Wimax和卫星通行等已经被使用的频段,因而需要设计具有多陷波特性的超宽带滤波器。文中产生陷波的结构是通过加载耦合谐振器和加载嵌入短截线实现的。本文通过在交指结构中加载耦合结构实现单一陷波功能,在超宽带结构中通过嵌入短路枝节实现双陷波甚至三陷波。本文的主要工作内容为:1.设计了一个在交指型滤波器结构外加载一折叠的开路枝节的具有单陷波能力的超宽带滤波器。基于微波网络理论与多模谐振器理论,分析谐振器的传输零点与谐振特性,使用ADS计算出耦合部分的微带线长度为四分之一波长,谐振器的长度为二分之一波长。通过调整耦合缝隙的宽度、耦合微带线的长度以及谐振器内所开之槽的几何尺寸得到满足要求的超宽带带通滤波器,在这交指型超宽带通带结构基础上加载折叠的四分之一波长开路枝节产生单个陷波,通过调节该开路枝节的几何尺寸以及与交指型滤波器的缝隙宽度,在无线局域网WLAN处产生陷波。通过实际加工和测试,该滤波器具有符合要求的带内波纹特性,边带特性较好,其加载的耦合结构产生的陷波能有效阻断WLAN频段的传输。2.设计了产生双陷波的嵌入双短路枝节结构。设计了四短路枝节超宽带带通滤波器,分析了几个常用的产生阻带的结构,对比了它们的不同点。最后选择了陷波特性良好的嵌入式开路枝节作为产生本章滤波器陷波的结构。通过调节嵌入的开路枝节与超宽带带通滤波器之间的缝隙宽度和嵌入的开路枝节自身的物理尺寸,将谐振频率调整到所需求的陷波频点位置。实现了具有双陷波特性的超宽带滤波器。滤波器仿真与加工测得的结果较为吻合,均获得较好的插入损耗与回波损耗。3.设计了产生三陷波的嵌入三短路枝节结构。将优化过的四短路枝节结构作为基本的超宽带带通滤波器。在此结构基础上嵌入四分之一波长的开路枝节,将三个开路枝节设计成交叉耦合形式,有效增加了耦合强度。通过调节枝节与超宽带带通滤波器之间的缝隙宽度和枝节本身的长度来实现相应频率的陷波。最后通过对设计的滤波器进行加工和测试,它的带内外特性均获得较为理想的结果,与仿真结果较吻合。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713

【参考文献】