[发明专利]一种声波滤波器带通域直接综合设计方法

说明书

本发明公开一种声波滤波器带通域直接综合设计方法，适合于任意阶数的对称和非对称拓扑结构，属于基本电气元件的技术领域。首先是将切比雪夫多项式由低通变换到带通，再根据带通域切比雪夫多项式推导出传输多项式、反射多项式和分母多项式，并计算输入阻抗和导纳，最后根据输入阻抗和导纳逐阶计算串联谐振器和并联谐振器BVD模型参数，得到声波滤波器设计参数和频率响应曲线，计算过程简洁明了且准确度高。

技术领域

本发明涉及滤波器综合设计技术，特别是涉及一种声波滤波器带通域直接综合设计方法，属于基本电气元件的技术领域。

背景技术

通信系统的快速发展对滤波器的尺寸和性能提出了越来越高的要求。薄膜体声波滤波器因其具有体积小、插损低、矩形系数高的优势在各通信系统中得到广泛应用，如何高效快捷地设计薄膜体声滤波器成为关键。

目前，针对传统腔体、介质、微带等滤波器综合方法的研究已经相当成熟，但针对声波滤波器的综合研究还较少。AlfredGimenez等人于2018年在文章“General SynthesisMethodology for the Design of Acoustic Wave Ladder Filters and Duplexers”(声波阶梯滤波器和双工器的综合设计方法)中提出一种低通到带通的声波滤波器综合方法，其主要设计思路是将串联谐振器和并联谐振器等效为非谐振节点，并给出对应的等效电路，基于切比雪夫综合计算等效电路参数再将其转换为低通BVD模型电路参数，最后再转换为带通BVD(Butterworth-Van Dyke，巴特沃斯范戴克)模型电路参数，然而，该方法中非谐振节点对应的等效电路中的电抗为非频变元件，因此其综合结果只在中心频率f0附近准确度较高，远带外差异较大。IuliiaEvdokimova等人2017年在文章“Synthesis of Ladder-Type Acoustic Filters in theBand-Pass Domain”(梯形声波滤波器的带通域综合设计方法)中提出一种带通域直接综合声波滤波器的方法，其核心是根据滤波器特性构造适合带通域直接综合的切比雪夫函数，这种方法避免了低通域综合采用非频变电抗的缺点，但文中的方法仅适合于对称结构的声波滤波器综合。

综上，本发明旨在提出一种带通域直接综合设计声波滤波器的方法以适应任意阶数对称和非对称拓扑结构的电路参数设计需求。

发明内容

本发明的发明目的是针对上述背景技术的不足，提供一种声波滤波器带通域直接综合设计方法，先将切比雪夫多项式转换到带通域推导滤波器输入阻抗和导纳，再根据推导滤波器输入阻抗和导纳逐阶提取谐振器BVD模型参数，实现带通域直接综合设计声波滤波器电路参数的发明目的，解决先低通域设计电路参数后转换为带通域电路参数的设计方法只在窄带内较准确的技术问题。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种声波滤波器综合方法，具体包括如下步骤：

(1)选定滤波器拓扑，根据滤波器指标，确定滤波器阶数N，通带频率范围[ω_L,ω_H]，带外零点位置ω_n(n＝1、2、3、…、N,N为滤波器的阶数)，以及回波损耗RL；

(2)将低通域综合的切比雪夫多项式按照映射关系转换到带通域，得到带通域切比雪夫多项式：

(3)根据带通滤波器零点位置，由步骤(2)得到的带通域切比雪夫多项式G(ω)计算传输多项式P(ω)、反射多项式F(ω)、以及分母多项式E(ω)；进一步计算声波滤波器的输入阻抗z_in和输入导纳y_in；

(4)根据z_in和y_in直接逐级计算声波滤波器对应的串联谐振器和并联谐振器BVD模型参数，保证了本发明提出的方法可以适用于任意阶对称和非对称的声波滤波器综合。