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新型的三频带通滤波器设计方法

作者:时间:2016-10-16来源:网络收藏

引 言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/308100.htm

随着无线局域网(WLAN)和全球微波接入互操作(Wimax)的迅速发展,多频通信系统将成为今后无线通信的主导发展方向。本文提出了一种新型的滤波器设计方法,构成该滤波器的谐振腔是通过在通常的开环谐振腔内加载一个倒F型枝节,通过调节该枝节的各段长度及位置就可以实现所需要的三个

1.传统的滤波器的设计与分析

传统的滤波器通常采用阶梯阻抗谐振腔(SIR),通过调节阶梯阻抗微带线的电长度和特性阻抗,实现三个,这种方法设计过程较为复杂,而且需要采用高阻抗微带线才能达到设计目标,这会使设计中的高阻微带线过细,导致加工困难,影响滤波器特性。

2.新颖的倒F型枝节加载开环谐振腔的设计与分析

2.1 结构

结构如图1所示,利用外围尺寸La确定谐振腔的基本谐振模式后,只需要通过调节枝节的长度L1和L2及位置Ls和L3,就可以把谐振腔的高次谐振模式调节 到所需要的位置,从而实现三频带通滤波器的设计,而不需要改变微带线的宽度,从而有效避免使用太细的微带线进行设计,从而使三频带通滤波器的加工更加容易,有效减小加工误差。

2.2 仿真

对该谐振腔利用软件AnSOFt HFSS进行仿真得到其前三个随谐振腔结构参数的变化曲线由图2给出。图2(a)绘出了图1结构的谐振腔前三个谐振频率随谐振腔外围尺寸La变化 的曲线,并与不加载倒F型枝节的开环谐振腔谐振频率进行比较,分别用withF和withoutF表示。从图2(a)中可以发现,谐振腔的基模谐振频率在 两种情况下基本保持一致,而高次谐振模式的频率值由于倒F型枝节的存在发生了明显的变化,可见加载倒F型枝节可以有效的降低高次谐振模式的频率值,而基模 的频率可通过不加载倒F型枝节的谐振腔进行初步估计,即改变谐振腔的外围尺寸La调节基模的谐振频率。

倒F型枝节加载的开环谐振腔的前三个谐振频率随枝节长度L1变化的曲线由图2(b)给出。从图中可以看出,随着L1的增加,高次模式频率降低,而基模的频 率几乎保持不变。因此,在谐振腔外围尺寸不变的条件下,我们可以通过调节枝节长度L1的值改变高次模式频率,以实现所需要的频率比。

2.3 倒F枝节的位置及长度对三频带通滤波器频率比的影响

改变枝节的长度参数L1,L2,位置参数Ls和L3,就可以计算出随参数L1变化的高次谐振模式频率f3,f2与基模频率f1的比值f3/f1 和f2 /f1,这种设计方法的频率比的可调范围是比较大的。取Ls=7mm和17mm时,参数L1和Ls对频率比具有较大的影响,而L3=1mm和9mm时,参 数L3和L2对频率比的影响相对较小。因此,我们在设计中,可以先调节参数L1和Ls粗略的确定所需要的频率比,再改变参数L3和L2的值进行更为精确的 设计,以实现我们的设计目标。

从以上的分析可以看出,改变倒F枝节的位置及长度可以实现各种频率比的三频带通滤波器设计,而且该种设计方法结构简单,加工容易,可广泛应用于多频无线通信系统中。

3.结语

本文对多频带通滤波器的设计中,提出了一种可实现三通带设计的倒F型枝节加载谐振腔,对它的特性进行了分析研究,通过调节枝节的长度及位置,可实现不同的频率比以适应于多频通信系统的应用。证明了这种方法在设计无线通信系统三频带通滤波器的可实用性。



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