[发明专利]一种交叉耦合带通滤波器及双工器优化设计方法

权利要求书

1.一种交叉耦合无源带通滤波器及双工器优化设计方法，其特征在于：该方法首先是对传统带通滤波器结构进行改进，分析滤波器的性能指标，建立交叉耦合网络的拓扑结构模型，通过频率变换的方法代替传统的低通原型法，并给出z域具体的元件值，通过优化得出最简耦合矩阵，可以得到结构紧凑的不对称等纹波和复传输零点带通滤波器和双工器，有效的克服了采用直接耦合法所设计滤波器及双工器谐振单元过多、体积过大的问题。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交叉耦合滤波器可以看作是一个二端口网络，它的等价输入导纳为； 

其中p＝sL+1/sC，T⁽ⁱ⁾是耦合矩阵M＝[M_ij]_n×n的特征值，T⁽ⁱ⁾是从正交矩阵T的第一行和最后一行得到的，其中T^tMT＝Λ，Λ是对角矩阵。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过达林顿程序可以得出双终端二端口网络，z域的导纳矩阵 

。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过分解有理多项式可以得到 

其中R₁和R₂分别为源内阻和负载电阻。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，等价电路的z域导纳矩阵Y(z)为 

把(3)、(4)和(5)式相应的系数进行比较，可以得出耦合矩阵的特征值 

由T⁽ⁱ⁾可以派生出正交矩阵T，则可以得到耦合矩阵M为 

M＝TΛT^t         (10) 

其中Δ为对角矩阵，其对角元素为λ_i。 

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，令耦合矩阵为M₀，则矩阵可通过下式变换 

其中R_ii＝R_jj＝cosθ_r，R_ji＝-R_ij＝sinθ_r，(i，j≠1，N)，θ_r是旋转角。 

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通常由上述方法所得到的耦合矩阵中含有不能实现或不需要的耦合，为了消除这些耦合，需要对耦合矩阵进行循环简化，这种优化对不同的滤波器结构都是可行的。为了解决上述的优化问题，使用最小二乘法，当f(P₀)达到最小时，可以得到最佳的耦合矩阵M。 

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，交叉耦合谐振器滤波器可以是由电容，电容和LC谐振器构成的等价电路模型。在下面的分析中，假设谐振器所有的电容C是相同的，同时第i个谐振器支路电感L_i＝L+M_ii，其中M_ii是第i个谐振器的自感，ω₀是谐振中心频率，L，C用下式得出 

其中Δω为带通滤波器带宽.通过优化方法，得到最简化的耦合矩阵M_ij，即可以得到耦合因子K_ij

。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，假设滤波器的谐振器中所有的电感是相同的， 可以得到耦合因子，将耦合矩阵所有元素M_ij变为-M_ij，其滤波器的性能不变，则 

C_ij＝K_ijC         (17) 

。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据上述理论，把所优化设计的交叉耦合谐振器滤波器通过匹配电容或电感进行并联，可以得到所需要的目标双工器。