基于一種新型三頻帶通濾波器應用設計

　　引 言

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)和全球微波接入互操作(Wimax)的迅速發(fā)展，多頻通信系統將成為今后無(wú)線(xiàn)通信的主導發(fā)展方向。本文提出了一種新型的三頻帶通濾波器設計方法，構成該濾波器的諧振腔是通過(guò)在通常的開(kāi)環(huán)諧振腔內加載一個(gè)倒F型枝節，通過(guò)調節該枝節的各段長(cháng)度及位置就可以實(shí)現所需要的三個(gè)諧振頻率。

　　1.傳統的三頻帶通濾波器的設計與分析

　　傳統的三頻帶通濾波器通常采用階梯阻抗諧振腔(SIR)，通過(guò)調節階梯阻抗微帶線(xiàn)的電長(cháng)度和特性阻抗，實(shí)現三個(gè)諧振頻率，這種方法設計過(guò)程較為復雜，而且需要采用高阻抗微帶線(xiàn)才能達到設計目標，這會(huì )使設計中的高阻微帶線(xiàn)過(guò)細，導致加工困難，影響濾波器特性。

　　2.新穎的倒F型枝節加載開(kāi)環(huán)諧振腔的設計與分析

　　2.1 結構

　　結構如圖1所示，利用外圍尺寸La確定諧振腔的基本諧振模式后，只需要通過(guò)調節枝節的長(cháng)度L1和L2及位置Ls和L3,就可以把諧振腔的高次諧振模式調節 到所需要的位置，從而實(shí)現三頻帶通濾波器的設計，而不需要改變微帶線(xiàn)的寬度，從而有效避免使用太細的微帶線(xiàn)進(jìn)行設計，從而使三頻帶通濾波器的加工更加容易，有效減小加工誤差。

　　2.2 仿真

　　對該諧振腔利用軟件AnSOFt HFSS進(jìn)行仿真得到其前三個(gè)諧振頻率隨諧振腔結構參數的變化曲線(xiàn)由圖2給出。圖2(a)繪出了圖1結構的諧振腔前三個(gè)諧振頻率隨諧振腔外圍尺寸La變化 的曲線(xiàn)，并與不加載倒F型枝節的開(kāi)環(huán)諧振腔諧振頻率進(jìn)行比較，分別用withF和withoutF表示。從圖2(a)中可以發(fā)現，諧振腔的基模諧振頻率在 兩種情況下基本保持一致，而高次諧振模式的頻率值由于倒F型枝節的存在發(fā)生了明顯的變化，可見(jiàn)加載倒F型枝節可以有效的降低高次諧振模式的頻率值，而基模 的頻率可通過(guò)不加載倒F型枝節的諧振腔進(jìn)行初步估計，即改變諧振腔的外圍尺寸La調節基模的諧振頻率。

　　倒F型枝節加載的開(kāi)環(huán)諧振腔的前三個(gè)諧振頻率隨枝節長(cháng)度L1變化的曲線(xiàn)由圖2(b)給出。從圖中可以看出，隨著(zhù)L1的增加，高次模式頻率降低，而基模的頻 率幾乎保持不變。因此，在諧振腔外圍尺寸不變的條件下，我們可以通過(guò)調節枝節長(cháng)度L1的值改變高次模式頻率，以實(shí)現所需要的頻率比。

　　2.3 倒F枝節的位置及長(cháng)度對三頻帶通濾波器頻率比的影響

　　改變枝節的長(cháng)度參數L1,L2,位置參數Ls和L3,就可以計算出隨參數L1變化的高次諧振模式頻率f3,f2與基模頻率f1的比值f3/f1和f2 /f1,這種設計方法的頻率比的可調范圍是比較大的。取Ls=7mm和17mm時(shí)，參數L1和Ls對頻率比具有較大的影響，而L3=1mm和9mm時(shí)，參 數L3和L2對頻率比的影響相對較小。因此，我們在設計中，可以先調節參數L1和Ls粗略的確定所需要的頻率比，再改變參數L3和L2的值進(jìn)行更為精確的 設計，以實(shí)現我們的設計目標。

　　從以上的分析可以看出，改變倒F枝節的位置及長(cháng)度可以實(shí)現各種頻率比的三頻帶通濾波器設計，而且該種設計方法結構簡(jiǎn)單，加工容易，可廣泛應用于多頻無(wú)線(xiàn)通信系統中。

　　3.結語(yǔ)

　　本文對多頻帶通濾波器的設計中，提出了一種可實(shí)現三通帶設計的倒F型枝節加載諧振腔，對它的特性進(jìn)行了分析研究，通過(guò)調節枝節的長(cháng)度及位置，可實(shí)現不同的頻率比以適應于多頻通信系統的應用。證明了這種方法在設計無(wú)線(xiàn)通信系統三頻帶通濾波器的可實(shí)用性。