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          一種新型的雙模雙通帶濾波器的設(shè)計(jì)方案

          作者: 時(shí)間:2014-02-12 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/259574.htm

          0 引言

          隨著現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展,同時(shí)工作在兩個(gè)或多個(gè)頻段的通信系統(tǒng)成為無(wú)線通信研究的一個(gè)重要方向,因此多頻微波元件是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一, 這帶動(dòng)了多頻濾波器技術(shù)的發(fā)展。例如無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)和寬帶互通微波接入(WiMAX)等。目前的WLAN 主要工作在2.45 GHz(2.4~2.484 GHz)、5.2 GHz(5.15~5.35 GHz)和5.8 GHz(5.725~5.825 GHz),而WiMAX工作在2.5 GHz(2.5~2.69 GHz)、3.5 GHz (3.4~3.69 GHz)和5.5 GHz(5.25~5.85 GHz)。另一方面,具有小型化、低成本、易制作等特性的多頻段濾波器已經(jīng)成為現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中最重要的電路組成器件之一。

          微帶雙模濾波器由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕、成本低、易于集成、插入損耗低,且固有的階數(shù)是傳統(tǒng)濾波器階數(shù)的一半,能夠減小尺寸,使結(jié)構(gòu)更緊湊, 因此在衛(wèi)星通信和無(wú)線通信中得到了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)受到了許多研究人員的關(guān)注和重視。在20世紀(jì)70年代,Wolff首次提出并設(shè)計(jì)了第一個(gè)微帶雙模濾波 器,此后人們便開始了對(duì)微帶雙模濾波器的研究,其在濾波器領(lǐng)域扮演著重要角色。

          本文一種新型應(yīng)用于的設(shè)計(jì)方案,方案是在對(duì)稱T型開路支節(jié)加載的基礎(chǔ)上,先對(duì)其奇偶模原理進(jìn)行了分析,接著對(duì)的電場(chǎng)分布和電流分布進(jìn)行分析,最后設(shè)計(jì)出了一個(gè)應(yīng)用于WLAN和WiMAX頻段的雙通帶濾波器,其中心頻率分別為2.4 GHz和3.5 GHz,并對(duì)其進(jìn)行了耦合原理分析和對(duì)帶寬的影響的分析。最后實(shí)測(cè)效果很好,在帶外產(chǎn)生了3個(gè)傳輸零點(diǎn),上阻帶具有較好的帶外抑制。最后的仿真和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果非常吻合,具有很好的一致性。

          1 對(duì)稱T 型開路支節(jié)加載分析

          本文所提出的對(duì)稱T 型開路支節(jié)加載的是由一個(gè)半波長(zhǎng)階躍阻抗諧振器和兩個(gè)對(duì)稱的T型開路枝節(jié)組成,具體結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示。

          由于該結(jié)構(gòu)關(guān)于對(duì)稱面AA′有對(duì)稱的特性,可以利用經(jīng)典的奇偶模分析法來(lái)對(duì)該諧振器的諧振頻率進(jìn)行分析。根據(jù)雙模諧振器模型,這種結(jié)構(gòu)具有兩種諧振模式,即奇模諧振模式與偶模諧振模式。

          以奇模電壓源激勵(lì)時(shí),對(duì)稱面是電壁,對(duì)稱面AA′的電壓為零,等效為短路狀態(tài),相應(yīng)的等效電路如圖1(b)所示。

          以偶模電流源激勵(lì)時(shí),對(duì)稱面是磁壁,對(duì)稱面AA′處電流為零,等效為開路狀態(tài),相應(yīng)的等效電路如圖1(c)所示。

          當(dāng)忽略諧振器不連續(xù)性時(shí),奇模激勵(lì)時(shí)的輸入阻抗Zinodd 可以表示為:

          其諧振條件為Zinodd =∞。從公式(1)可以看出,奇模諧振頻率只與θ1,θ2 ,Z1,Z2 有關(guān),與中間對(duì)稱T型開路支節(jié)無(wú)關(guān)。同理,當(dāng)偶模激勵(lì)時(shí),可以得到偶模的諧振頻率與中間T型開路支節(jié)有關(guān),當(dāng)中間對(duì)稱T型開路支節(jié)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí),偶模 諧振頻率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化,而對(duì)奇模的諧振頻率沒有影響。

          圖2 顯示了該雙模諧振器的奇模和偶模的電場(chǎng)分布圖。

          如圖2(a)所示,奇模的電場(chǎng)分布主要分布在階梯阻抗諧振器的左邊和右邊,而且是對(duì)稱的。而在對(duì)稱T型開路支節(jié)這部分沒有場(chǎng)強(qiáng)分布,顯然和支節(jié)加載部分無(wú)關(guān)。

          同樣,從圖2(b)中可以看到,階梯阻抗諧振器和對(duì)稱T型支節(jié)都分布有電場(chǎng),而且電場(chǎng)是關(guān)于對(duì)稱面AA′對(duì)稱的,這就是偶模的電場(chǎng)分布。因此,對(duì)稱T型支節(jié)對(duì)奇模諧振頻率不產(chǎn)生影響,只影響偶模諧振頻率。

          圖3 顯示了對(duì)稱T 型支節(jié)加載諧振器的電流分布圖。

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