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基于短接线耦合的宽阻带微带滤波器研究与设计

基于短接线耦合的宽阻带微带滤波器研究与设计

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作者：韩嘉慧信阳师范学院

学位级别：硕士

随着人类社会的发展,通信系统在人类的生产生活中扮演着不可或缺的作用。微波滤波器作为现代通信系统中的重要器件,其带内特性和带外特性的好坏对整个通信系统的性能起着决定性作用。滤波器寄生通带的产生严重制约了滤波器性能的提升,... 详细信息

随着人类社会的发展,通信系统在人类的生产生活中扮演着不可或缺的作用。微波滤波器作为现代通信系统中的重要器件,其带内特性和带外特性的好坏对整个通信系统的性能起着决定性作用。滤波器寄生通带的产生严重制约了滤波器性能的提升,因此开发出具有高带外抑制性能的滤波器成为当今学术界的一个焦点。除此之外,滤波器的尺寸限制了通信系统承载更多的通信元件,因此小型化特性是设计滤波器的重要指标之一。微带线因具有结构简单、易加工和成本低等优点,而被广泛应用于通信系统中。本文以滤波器宽阻带和小型化特性为研究重点,对基于短接线耦合的二分之一波长(λ/2)谐振器滤波器和四分之一波长(λ/4)谐振器滤波器进行设计探究,主要研究工作及创新点如下:1.为了实现带通滤波器的宽阻带特性,本工作设计了基于短接线耦合的λ/2谐振器滤波器。首先探究了耦合系数与短接线的位置关系,并寻找抑制寄生通带产生的短接线位置。根据一系列优化和探究结果,设计并制作了λ/2均匀阻抗微带线宽阻带滤波器、λ/2阶梯阻抗微带线宽阻带滤波器和λ/2混合阻抗微带线超宽阻带滤波器。结果表明短接线的引入可有效抑制寄生通带,这三类滤波器的寄生通带分别被抑制在3倍频、3.5倍频和5.5倍频处。本工作根据优化后的尺寸参数加工制作了相应的三阶和四阶滤波器,仿真结果和测试结果吻合度较好,这进一步证明了短接线的引入能够提高带通滤波器的宽阻带特性。2.为了实现滤波器小型化及超宽阻带特性,我们提出了基于短接线耦合的λ/4谐振器带通滤波器。首先,探究了λ/4均匀阻抗微带滤波单元内部耦合和外部耦合规律。其次,采用均匀阻抗、阶梯阻抗、混合阻抗谐振器结构设计宽阻带滤波器,设计的滤波器上阻带分别被延展至4倍频、5倍频、6.5倍频,电路尺寸比第一个工作缩小42%。为了进一步减小滤波器的尺寸,本工作将高阻抗谐振器折叠为L型,所设计的折叠混合阻抗滤波器,寄生通带可抑制在6倍频,对应的电路尺寸比第一个工作减小了66%。本工作对上述四类滤波器进行了电磁仿真和加工测试,测试结果进一步验证了设想的正确性,由此证明了该方案的可靠性。

关键词：短接线阶梯阻抗谐振器超宽阻带滤波器小型化滤器

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