短路枝节加载微带传输线滤波器设计方法研究

对于微带线滤波器为代表的传输线滤波器设计,给定技术指标,如何快速准确地确定其拓扑结构和结构参数是其中的关键。由于分布参数效应,导致传输线滤波器设计比较困难。针对一种短路枝节加载微带传输线滤波器,深入研究了其物理机制,给出了解析设计方法。首先导出了滤波器的传输矩阵,接着通过cot变换关系对传输矩阵进行变换,最后将其与根据技术指标综合得到的理想传输矩阵进行比对,从而能够快速地确定滤波器的结构参数初始值。为了验证所述设计方法,设计了一个中心频率为3.0 GHz,绝对带宽为2.0 GHz,回波损耗小于-20 dB的三阶带通滤波器实例,并进行了加工测试。测试结果表明,理论、仿真和测试结果相吻合,验证了设计方法的有效性。

新型开路短路枝节加载三频带通滤波器

采用开路短路枝节加载开环谐振器,设计了一种新型的3个通带中心频率独立可调的三频带通滤波器.由于谐振器的结构对称,因此采用传统的奇偶模分析法.滤波器的第一和第三通带由偶模谐振频率产生,通过改变加载枝节的电长度和阻抗比可调节偶模谐振频率.滤波器的第二通带由奇模谐振频率产生,通过改变环的电长度和阻抗可调节奇模谐振频率.该滤波器的3个通带中心频率为1.57 GHz(GPS),2.4 GHz(WLAN)和3.5 GHz(WIMAX),3 dB带宽分别为2.5%,4.7%和2.0%,测量结果与电磁仿真结果基本吻合.

短路枝节加载双模滤波器研究

综合研究了源与负载间存在直接耦合的短路枝节加载双模滤波器的频响规律。通过传输零点理论预测了此类双模滤波器固有传输零点的分布规律,通过分析各通路的信号相位关系,在理论上推测了附加传输零点的分布位置。最后通过两种滤波器实例验证了该类型滤波器应有的两种可能的频响特性,同时也验证了理论推测的正确性。

基于1/4波长短路枝节的双通带微带带通滤波器设计

提出了一种基于1/4波长短路枝节阶梯阻抗谐振器(SESIR)的双通带微带带通滤波器的设计方法。首先,利用1/4波长SESIR产生两个通带,然后,利用J/K变换器把谐振腔合并在一起设计成微波滤波器,这里两个相邻的1/4波长SESIR通过一个带过孔枝节来连接耦合,此带过孔枝节不仅能使阶梯阻抗谐振器短路接地,而且可以作为一个K变换器。然后,用此方法设计了一种新型的二阶双通带切比雪夫带通滤波器,其中心频率点分别为2.45GHz和5.25GHz,相对带宽分别为11.67%和7%。实测结果与仿真结果吻合较好。

一种结构紧凑的宽阻带短路枝节超宽带滤波器

文章基于短路枝节模型设计了一个通带范围为3.1～10.6 GHz的超宽带滤波器。滤波器两侧的半波长传输线中集成低通单元以改善上阻带特性,其余的半波长传输线用蜿蜒线替代以减小纵向尺寸,缓解了传统短路枝节超宽带滤波器寄生通带过近和纵向尺寸偏大的问题。通过替代单元与半波长传输线在通带内特性等效,设计过程大大简化。滤波器的实测结果与仿真结果一致,在22.8GHz范围内上阻带抑制优于20dB。

带短路匹配枝节的微带全向天线设计与分析

提出微带全向天线天线,结合微带渐变结构和λg/4短路匹配枝节结构,从而改善了天线的阻抗匹配,降低了天线的电压驻波比,提高了天线的增益。天线实物采用7节微带单元级联,在2 400-2 483.5 MHz的频带范围内实测VSWR〈1.35,天线实测平均增益为9 dB i。采用更多的微带单元级联,可提高天线增益,适用于移动通信基站。

多枝节宽带功分器的设计

设计了一种基于单层微带电路的宽带功分器。该功分器通过在传统的单节Wilkinson功分器的两个输出端各加两个1/4波长的短路枝节来实现宽频带。在输入输出匹配的条件下,这种功分器可以实现很好的功率分配性能,而且在整个宽频带中可以得到很好的隔离度。这种功分器的尺寸较小(0.39λ2),并减少设计所需的电阻数量(只需要一个电阻),很容易利用单层PCB板技术来实现。

面向毫米波MIMO的方向图去耦印刷偶极子天线

针对MIMO(Multiple-Input Multi-Output)多天线系统中因耦合导致的天线单元辐射方向图畸变问题,提出了一种基于短路枝节的方向图去耦方法。在偶极子辐射臂和地板之间引入的短路枝节可调节耦合单元辐射臂上感应电流的幅度和相位,进而对天线单元畸变的辐射方向图完成波束纠偏和凹陷修复,实现方向图去耦。在5G毫米波n260频段(37~40 GHz)设计、制作了1×4 MIMO印刷偶极子天线实物,实测方向图的最大辐射方向被纠正到正天顶,实测端口隔离度大于23.5 dB。实测与仿真结果吻合良好,验证了提出的方向图去耦方法的有效性。提出的方向图去耦的1×4毫米波MIMO印刷偶极子天线性能良好、易于实现,可应用于毫米波MIMO系统。

基于混合CPW和微带结构的超宽带滤波器

提出了一种新型的混合共面波导和微带结构的超宽带带通滤波器。通过将中间微带替换成交指耦合线,在下通带边缘产生一个传输零点,使得滤波器的选择性得到极大提升。此外,引入了耦合短路枝节以进一步提升其选择性和带外特性。实测结果表明,提出的滤波器具有不错的带内和带外性能。其具有陡峭的选择性,尺寸紧凑(0.49λg×0.47λg),插入损耗低,且上阻带宽。该滤波器的相对带宽达123%(2.75~11.55 GHz),回波损耗优于15 dB。并且,最终的加工实测结果和仿真结果基本一致。

基于环形谐振器的平衡式带通滤波器

提出了一种基于多模环形谐振器实现的平衡式带通滤波器,其主要由加载了电阻和短路枝节的环形谐振器和两对平衡端口构成.所提出的滤波器能够以单个谐振器获得差模的双模响应,并且具有结构简单,共模抑制高,带宽可进行有限控制（4%～9%）的优点.为验证理论预期的可实现性,在RO4003C基板上设计了一个工作在1.87GHz的平衡式带通滤波器.实验结果表明该滤波器的20-dB阻抗匹配带宽为8.9%,中心频率处的插入损耗为0.86dB,在1～3GHz频率范围内的共模抑制大于30dB.

多带外传输零点微带带通滤波器设计

设计了一种梳状微带平行耦合线窄带带通滤波器,仅应用两腔结构就实现了带外5个传输零点。通过微带线开路枝节,平行耦合线结构,以及馈电位置和两个梳状线谐振器之间的耦合,在通带附近引入了3个传输零点;四分之一波长平行耦合线接地短路结构,在带外高频产生额外两个传输零点,进而可有效抑制零点频率附近的杂波干扰。实测结果表明,设计的滤波器中心频率为2.38 GHz,相对带宽4.5%,对低频抑制大于22 dB,带外5个零点位置与计算仿真结果吻合很好。该新型滤波器结构简单紧凑,带外抑制高。

超宽带微带带通滤波器的设计

为了设计小型化、低插入损耗、宽阻带的滤波器,本文基于缺陷微带结构(defected microstrip structure,DMS)提出一种新型H形DMS结构微带滤波器,利用DMS结构与1/4波长终端短路谐振器设计制作一种小型超宽带微带带通滤波器,并用ADS(advanced design system)软件对该滤波器进行分析及仿真验证,且对所设计的滤波器进行实物加工测试。测试结果表明,该滤波器的相对带宽达到了116%,阻带在-20dB以下的频段为12~19GHz,其宽度达到了7GHz,与理论分析基本一致。该滤波器尺寸为13.7mm×6.8mm,同时还具有插入损耗小、结构简单紧凑等优点。

宽阻带小型化双频带通滤波器

文中提出了一种具有宽阻带的紧凑型双频带通滤波器,它采用了折叠短路枝节负载谐振器、紧凑型微带单元谐振器(CMRC)和阶跃阻抗谐振器结构。由于多个谐振器产生了五个可控传输零点(TZ),该滤波器实现了两个通带之间的良好隔离度以及宽阻带特性。制作并测试了尺寸紧凑的双频带通滤波器实验样品,测试结果显示,第一通带和第二通带的中心频率/插入损耗分别为0.66 GHz/0.8 dB和1.73 GHz/0.7 dB,阻带频率高达10.5 GHz,抑制水平超过15 dB。

陷波特性超宽带带通滤波器设计

应用级联低通滤波器与带通滤波器的方法设计了一款高性能小型化的超宽带带通滤波器。低通滤波器由输入、输出馈线与枝节加载型多模谐振器应用零度馈电方式构成;带通滤波器由输入、输出馈线上加载短路枝节构成。超宽带滤波器的陷波特性由加载的开路枝节实现。该超宽带滤波器的仿真结果显示,其相对带宽达到143.71%,带内插入损耗S21优于-0.8 dB,回波损耗S11优于-10.76 dB。陷波频段在8.04 GHz附近,最大陷波深度达到-28.45 dB,可有效提升超宽带滤波器对卫星通信系统的抗干扰能力。

一种SLR结构陷波宽带滤波器的设计

在枝节加载谐振器(Stub-loaded Resonator,SLR)的理论基础上设计了一种陷波宽带滤波器,应用于3.0~6.7 GHz频段。该滤波器由一个倒T形短路枝节加载谐振器(Short SLR,SSLR)和一个基于半波长SIR基本结构的阶跃阻抗枝节加载谐振器(Stepped Impedance SLR,SISLR)构成。与传统陷波滤波器相比,该滤波器没有采用传统的缺陷地结构或缺陷微带结构,其陷波特性由SISLR与SSLR耦合所致,能够实现更好的设计灵活性。对电路进行了仿真和实物制作,仿真结果表明,插入损耗和回波损耗分别优于0.3 dB和12.2 dB,陷波的中心频率位于5.8 GHz,其分数带宽为6.8%。测试结果与仿真结果基本一致,体现了良好的电路性能。

基于开口环的三通带滤波器

本文设计了基于由两个开路枝节和一个短路枝节的谐振单元所构成的开环结构三通带滤波器。其中长的开路枝节与短的开路枝节分别对应奇模与偶模,因此可以实现两个通带,奇模的频率是固定的,偶模的频率可以通过调节开路枝节的长度进行调节;而短路枝节对应其第三个模式。并且引入了源与负载的耦合,在有限的频率点产生了5个传输零点,增强了频率的选择性。

基于双SSLR的小型化双通带带通滤波器设计

设计了一种新的具有良好选择性的小型化的双模双通带带通滤波器。该滤波器的谐振结构由两个短路枝节加载谐振器(SSLR)连接到同一个接地金属柱构成。首先通过奇偶模分析方法分析单个SSLR的谐振频率,得到谐振频率的变化规律;然后为了实现滤波器的小型化,将两个SSLR连接到同一个金属柱上并且折叠微带线,通过调节枝节长度分析滤波器通带的变化;设计中使用双枝节分别对谐振器馈电的结构,并且引入了源与负载耦合,可以在上阻带多提供一个传输零点,以提高阻带抑制;最后对滤波器的传输零点进行分析,提高滤波器的选择性。通过上述的分析,对该滤波器进行仿真、加工以及测试,得到最后实物的测试结果与软件的仿真结果较为一致。

基于人工表面等离子体激元的超宽带带通滤波器

人工表面等离子体激元(Spoof surface plasmon polaritons,SSPPs)具有低损耗、高束缚、高传输效率的特点,被广泛应用于微波器件设计。提出了一种新型SSPPs单元,与传统单元相比具有更多的可调节参数。以此为基础设计了一款基于SSPPs的低通滤波器,该低通滤波器与具有高通特性的短路枝节相级联,最终设计实现了一款超宽带带通滤波器。这款超宽带带通滤波器高、低截止频率可单独调节,具有结构简单、小型化等特点。实测结果显示该滤波器-3 dB通带范围为3~13 GHz,带宽达到了125%,同时其回波损耗优于-13 dB。

一种新型宽带环形滤波器设计

本文设计了一种基于带有两个半波长短路调谐枝节的双模环形谐振器的新型宽带滤波器。该滤波器能够在通带两侧各产生一个传输零点,使得滤波器的插入损耗在通带外的衰减非常迅速,从而提高了滤波器的频率选择特性。利用"奇、偶模理论"对双模环形谐振器进行了分析,并给出了传输零点的计算公式。结合传输零点公式和仿真软件设计出了一个中心频率为4.25GHz、3dB相对带宽为45%的宽带环形滤波器。仿真结果表明,该滤波器具有低插入损耗和良好的频率选择性等优点。

基于微带-槽线过渡的超宽带滤波器

基于电磁耦合微带-槽线过渡结构,设计了一个结构紧凑、具有陷波和超宽阻带的超宽带带通滤波器。通过嵌入1个终端短路的阶跃阻抗微带枝节和底层的槽线耦合产生1个可调节的陷波;同时,在上层微带输出端添加开路枝节和扇形结构获得超宽阻带的特性。该超宽带带通滤波器的中心频率为6.85 GHz,3dB通带为1.95~13.15GHz,相对带宽达到148%。与以往的超宽带带通滤波器相比,其具有结构简单、尺寸小和带外抑制良好等特点,仿真和测试结构吻合较好。