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如何实现一种具有介质腔与金属腔体混合的新型带通滤波器的设计?

发布日期:2023-12-11 访问量: 来源:ayx·爱游戏app(中国)官方网站

  

无线通信基础ppt,如何实现一种具有介质腔与金属腔体混合的新型带通滤波器的设计?

  这样通过式(6)和式(7)建立了广义切比雪夫函数和交叉耦合等效电路之间的联系.通过上面的多项式分析,同时我们借助软件couplefile来对滤波器的耦合矩阵进行综合设计以满足滤波器的指标要求.得到的耦合矩阵如表2.其中S代表源,L代表负载,1到9代表着第几个腔体,其他数字代表每个腔体间的耦合系数.

  原理以及基片集成波导(SIW)高Q值、低损耗、大功率容量的特点,提出了

  ,就是在传统的腔体滤波器中加入介质谐振腔,即金属腔体和介质腔体混合的一种结构.这种混合结构有着介质腔体的高介电常数,很小的频率温度系数以及极高的Q值的优点,同时也有着金属腔体易调试、结构稳定、体积小等好处.为了使滤波器拥有更好的带外抑制,我们还加入了较多的传输零点.通过软件Genesys对滤波器电路模型进行设计,用HFSS对滤波器的单腔以及双腔进行仿真,从而确定了滤波器的尺寸.最后两种仿真结果基本一致,证明该设计的可行性.

  我们可以使用电路仿真软件Genesys对滤波器的电路模型进行仿线.并将上面所得到的耦合系数带入模型进行优化仿真,得到优化后的曲线的数据可以得出其结果基本上是一致的.并且滤波器的回波损耗达到了26 dB左右,更优于初始的设计,带外抑制也都达到了设定的指标.

  对于同指标的传统金属滤波器来说,其有载Q值为41.16(中心频率除以带宽),而本文所设计的Q值达到了65.由于Q值的提高使得了滤波器的选择性更好,同时,由于增加了传输零点,让本文滤波器的带外抑制得到了有效的提高,根据上面仿线dB@1 920MHz),相比于没有加入传输零点时,在相同的频段都要提高了20dB左右.且由于加入了介质谐振腔.该滤波器的插入损耗也只有1.5dB,而传统滤波器一般有2~3dB.但该滤波器在后期调试的时候会比金属滤波器需要更多的时间,这也是该滤波器的所存在的缺点.总的来说,滤波器有着体积小、结构稳定等其他的优点,因此该类型滤波器有着十分好的发展前景.

  采用HFSS软件对滤波器的三维模型进行仿真.为了使腔体品质因素达到最高,腔体的特性阻抗为76 Ω.首先利用软件AppC

  50dB@1 880~1 920MHz,130dB@1 920MHz,都充分满足了指标的要求.综上所述,该滤波器达到了设计的要求.

  设计方法 /

  的设计资料说明 /

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  为各谐振器的谐振频率.ωk可以不等于中心角频率ω0,这等于增加了优化的输入变量,于是得到整个交叉耦合电路的S参数:

  其中fm和fc为两个单腔的谐振频率.本次设计采用的是方腔形状.腔体的尺寸为48×48×25.5.内导体高度为22.7 mm,上端直径为17 mm,下端直径为15 mm,内芯直径为14 mm,谐振杆直径为5 mm,介质谐振腔介质外直径29 mm,内直径为23 mm,高度为17.5 mm.其中介质谐振器选用的是相对介质为38.8,无载Q值为15 000的微波陶瓷材料.建立滤波器整体模型如图5,通过本征模式求解得出滤波器有载Q值为65.并对整体模型进行优化仿真,得到的曲线可以看出,滤波器的通带在1 830~1 875 MHz,且回波损耗达到了-22 dB以上.同时插入损耗达到了1.5 dB.根据经验所得,如果适当地放宽滤波器的通带带宽可以得到更优的插入损耗.该滤波器的带外抑制达到了130 dB@ 1 780 MHz,

  引 言 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

  因此,本文在传统的同轴腔体滤波器的基础上,加入了介质谐振器,设计出一款金属谐振腔能够与介质谐振腔混合的滤波器.这样设计的目的是为了充分地利用了介质谐振器的优点,提高整个滤波器的品质因素和功率容量,但又不会增加整个滤波器的调试难度.同时设计了较多的传输零点,使得滤波器有着更高的带外抑制.本次设计是通过Genesys进行电路仿真设计,同时通过HFSS对滤波器的单腔以及双腔进行仿真,从而确定滤波器的尺寸.最后对比电路仿真与三维仿真,所得结果基本一致.

  本文设计了一款带通滤波器,其技术指标如表1.本设计采用的是波纹0.9 dB的广义切比雪夫公式来设计的.为了达到指标中的带外抑制的要求,加入了3个感叉耦合和一个容叉耦合.

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  滤波器是一种对信号起分离作用的器件,在特定的通带里面对信号进行筛选,使有用的信号尽可能无衰减通过,同时最大程度地抑制通带外的信号.随着现在无线通信的发展,频率资源越来越匮乏,如何设计出低插损、高功率、高隔离的滤波器是目前所面临的新问题.同轴腔体滤波器具有体积小、结构牢固、易调谐、带外抑制高等优点,设计起来方便灵活,具有非常广泛的实用性.

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  在窄带近似条件下,将上面各式归一化,令相对带宽FBW=Δω/ω0=Δf/f0,于是有:

  来确定腔体的初始尺寸,接着采用经典的单腔双腔的方法来确定最终腔体的尺寸,并求得滤波器的本征模.本征模的求解公式为

  介质谐振器早在1939年被美国学者R. D. Richtmyer提出,并在20世纪六七十年代得到快速发展.我们知道,谐振器的尺寸和电介质材料的介电常数的平方根成反比,因此介电常数越高的材料,由它构成的谐振器的体积会很小,同时它具有很小的频率温度系数,从而可以实现器件的高稳定性和高可靠性.最重要的一点就是介质谐振器具有非常高的品质因素Q,滤波器的一个非常重要的指标就是插入损耗要低,而Q值越高,插损就越低,同时介质材料的成本也很低.但由于介质滤波器后期产品的调试难度较大,耗时较长,因此它的实用性还不是特别的广泛.

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