[发明专利]基于SIR的高性能双通带滤波器设计方法

说明书

本发明公开了一种基于SIR的高性能双通带滤波器设计方法，通过将传统SIR弯折成三角形拓扑，有效减小了滤波器的面积，采用源‑负载耦合馈电和混合电磁耦合引入了四个可控的传输零点，增加了滤波器的选择性，同时加入微扰结构独立控制各个通带的谐振点，最后融合改进型DGS结构，得到宽频段的杂散抑制。仿真分析的结果表明，两个通带中心频率分别为2.4GHz和5.2GHz，相对带宽分别为14.6％、5.7％，高阶杂散抑制在9.2GHz(3.8f₀)都在‑20dB以下。与传统的SIR双通带滤波器相比，该滤波器结构具有设计简单，体积小，插损小，频点可控，高选择性，高杂散抑制等优点。

技术领域

本发明涉及射频微波技术领域，尤其涉及高选择性多零点滤波器设计领域。

背景技术

滤波器是具有信号选择性的装置。自从1915年德国科学家和美国科学家分别以两种不同的方式发明LC滤波器以来，电子电路系统研究就有了质的改变。到了四十年代，无源滤波器理论已经初步形成。到六十年代随着材料工艺的发展、计算机产生和优化、各种集成工艺的提出对滤波器的性能提出了新的要求。滤波器要朝着高稳定性、小体积、低功耗、多功能、易加工、易集成、低成本的方向发展。与此同时，最早的微带传输线滤波器结构也被提出。随后交指型结构、发夹型结构也相继被提出，它们提高了滤波器的空间结构和集成度。直到现在这几种微带线滤波器还一直被广泛的应用于实际的生产实践当中。

在电路除噪方面滤波器是非常重要的元件，只有设计出具有良好的频带选择特性，较低的插入损耗和较小的尺寸的滤波器才能满足无线电系统电路性能的要求。传统滤波器主要通过增加谐振器的个数来实现滤波器优良的带外抑制特性，这会增加系统的损耗、增大整个系统的体积。阶梯阻抗谐振器(SIR)因其体积小，调整灵活而受到广泛的应用，通过调整SIR各段的阻抗比和电长度可以灵活的控制所设计滤波器的中心频率，同时也可以控制其高阶模式来设计多频带的滤波器，不过要产生可控的传输零点是难点。传输零点是增加滤波器选择性的重要手段，现阶段用于产生传输零点的方法有交叉耦合，零度馈电，源-负载耦合等，其本质都是通过多路径去产生传输零点，近年来混合电磁耦(MEMC)因其结构紧凑，零点可控而受到广泛关注。混合电磁耦合可以通过独立控制电耦合和磁耦合生成多路径效应从而产生传输零点，所以在高选择滤波器中有着非常广泛的应用。但混合电磁耦合同样存在一定的弊端，即只有当耦合系数很小时，混合电磁耦合才能产生一个近通带的传输零点，此时因总耦合系数过小使得通带带宽过小，不利于宽带通信，并且混合电磁耦合由于受限于一直无法很好地去独立控制电耦合和磁耦合在级间耦合中的强度，因此对混合电磁耦合滤波器的设计研究变得相对缓慢。尽管关于混合电磁耦合理论的滤波器设计研究已经成为一个热点，但是对于提高混合电磁耦合滤波器性能方面的研究仍然较少，特别是过往中对混合电磁耦合小型化、高选择性、宽阻带等综合兼顾的设计更是寥寥无几。

发明内容

本发明的主要目的在于提供基于SIR的高性能双通带滤波器设计方法，可以有效解决传统双通带滤波器体积大，不方便独立调节以及选择性和杂散抑制差的弊端，使得该滤波器在更复杂的应用场合下，可以有效改善通信设备的通信性能，获得更稳定的通信数据。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

基于SIR的高性能双通带滤波器设计方法，通过四个步骤进行设计：

第一步，通过SIR的性质确定基频和杂散通带，并将其弯折成三角形拓扑；

第二步，加入混合电磁耦合和源-负载耦合来增加零点的个数；

第三步，加入微扰结构，使得两个通带频率可以独立控制；

第四步，融合改进后的DGS结构，增加其高阶杂散抑制和带宽。

通过以上四个步骤设计的双通带滤波器，性能有效提升，体积有效减少，可以较好的辅助通信设备工作。