GSMR段微带带通滤波器的分析与设计.docx

中文摘要1滤波器在射频／微波频段扮演着非常重要的角色。现在无线通信不断的要求滤 中文摘要1 滤波器在射频／微波频段扮演着非常重要的角色。现在无线通信不断的要求滤 波器有更高的性能、更小的体积、更轻的重量和更低的价格。本文研究和设计的 微带准椭圆函数滤波器就是基于这样的目标。 基于上述要求本文设计了用于GSM-R频段的四阶微带带通准椭圆函数滤波器。 由于准椭圆函数滤波器比切比雪夫滤波器增加了带外的衰减极点，因此可以使滤 波器的带外陡峭度和选择性得到改善。再加上本文选取了微带开环谐振器来实现 该滤波器，降低了加工难度，而且在谐振器间引入交叉耦合还可以使制作的滤波 器更紧凑，从而达到小型化的目的。 本文设计的四阶微带带通准椭圆函数滤波器具有一对传输零点，分别是：中 心频率为8871怔Iz时传输零点在883．4姗z和890．6Etz；中心频率为9321怔Iz时传输零 点在928、4MHz和935．6},皿-Iz，其绝对带宽为4MHz，相对带宽FBWO．5％。然而现有的 微带滤波器对于FBWi％的高阶窄带滤波器，很难用常规材料实现，金属微带甚至 不能形成完整的通带，本文用介电常数为10．8、厚度为1．27mm的介质基片来实现。 接着在已经设计好的该滤波器的基础上，为了使滤波器更加小型化，提出了用交指 电容加载开环谐振器的这种慢波结构来实现。该结构不仅可以使滤波器的面积更 小，而且可以使滤波器的阻带展宽，克服微带固有的多谐性等。 最后把设计出的滤波器制作出来，用HP8720D矢量网络分析仪进行测量，与仿 真结果和设计指标进行对比。测试结果表明，该类滤波器具有选择性高、带宽窄 等特点。与设计指标比较发现：通带中心插入损耗较大，中心频率发生偏移，带 宽变宽。造成测量结果与仿真结果存在差距的原因主要是：①介质基片介电常数 的偏差和介质基片的不均匀性；②频率对耦合系数的不对称响应；③插入损耗大 主要是由导体损耗、辐射损耗和介质基片的不均匀性造成的；④阻抗匹配的影响， 由于制作条件的限制，馈线的加工精度无法得到很好的保证而馈线宽度发生微小 变化，滤波器的频率响应曲线就会发生较大的变化；⑤为了节约材质，滤波器的 边缘与板材的边缘离的很近，使得通过边缘场工作的微带滤波器性能被改变；⑥ 影响还来自于制作工艺，由于本文的滤波器都是自己加工，制作精度无法保障， 制作工艺比较粗糙，尤其是印制出的轨迹线不光滑，甚至出现了断点。 本文的研究内容受到国家863高技术研究发展计划项目“感知无线通信系统基于统计参 量的电磁兼容技术研究”(编号：2007AA012277)的资助，在此表示感谢。 关键词：GSM—R频段；微带带通滤波器；准椭圆函数；耦合系数矩阵；小型化；交指电容加载谐振器 关键词：GSM—R频段；微带带通滤波器；准椭圆函数；耦合系数矩阵；小型化；交 指电容加载谐振器 分类号： j匕塞交通太堂亟±堂垡j金塞 j匕塞交通太堂亟±堂垡j金塞 一 △曼墨!B△￡至 AB STRACT Filters play very important roles in many RF／microwave applications．Emerging applications such as wireless communications continue to challenge RF／microwave filters with ever more stringent requirements--higher performance，smaller size,lighter weight and lower cost． This paper presents the design of a class of miorostrip bandpass quasi—elliptic function filters wim the bandwidth of 4MHz and the fractional bandwidthO．5％,which exhibit a single pair of attenuation poles at finite frequencies． Because of these attenuation poles at finite frequencies，quasi—elliptic function filters performance higher selectivity and sharper filter skirt than Chebyshev ones．