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随着现代无线通信技术的迅速发展,高速率、宽频带、多通道的通信系统已经成为今后的发展方向。为了满足逐渐膨胀的通信需求,尤其是现代移动和卫星通信领域,迫切需要研发具有小型化、宽阻带、高选择性的微波滤波器。为了充分利用现有的频谱资源,达到通信系统的小型化和高度集成化目的,高性能的双频段微波滤波器是一种有效的实现手段。双频带和多频带滤波器广泛应用于全球移动通信系统(GSM)、无线码分多址(WCDMA)、局域网(WLAN)等无线通信系统。共面带状线(Coplanar Stripline,CPS)滤波器,适用于整流天线和射频前端等微波毫米波集成电路。
基于微波滤波器的研究概况,包括阶梯阻抗谐振器(Stepped Impedance Resonator, SIR)微带滤波器、开环微带滤波器、共面带状线(Coplanar Stripline,CPS)滤波器等,本文主要研究内容包括以下四部分:
首先,提出了一种SIR加载(SIR-loaded)开环谐振器,并给出了集总元件等效电路图。基于开环谐振器,设计并制作了两种具有小型化、低损耗、宽阻带等特性的低通滤波器( LPF),并进行了电路仿真、电磁(Electromagnetic,EM)仿真,仿真结果和实验测量结果吻合良好。
第二,分析并设计了基于开环谐振器的双频带滤波器。设计的双频带滤波器具有四个传输零点,第一个通带(2.4GHz)和第二个通带(5.2GHz)之间具有较深的隔离度,并分别有6.25%和2.7%的15dB相对带宽。为了满足两个频段的匹配要求,双频带滤波器采用锥形渐变线0°馈电形式。实测与仿真结果吻合良好。
第三,提出了三种开路或短路的共面带状线(CPS)谐振器,并给出了集总元件等效电路。基于提出的CPS谐振器,设计了三阶CPS-LPF和三阶CPS-BPF。CPS-LPF具有低损耗、宽阻带的频响特性,能够很好地抑制高次谐波。
第四,设计的SIR-LPF在整流天线中得到了应用。实测结果表明,LPF能够有效地抑制高次谐波。中心频率为5.8GHz的口径耦合圆极化微带天线单元及其二元天线阵作为接收天线。