论文部分内容阅读
近些年来移动通信需求的不断增长加速了新型宽带无线系统的发展,由于可用的射频（RF）频谱资源是有限的,因此需要开发各种新型的技术,以增大频谱资源的利用率。在第五代（5G）移动通信中,除了现有的UHF频段之外,还假设使用新的SHF频段,其目标是增强多频带多址的操作。而随着微波无线系统的迅猛发展,使得微波无源器件的性能显得尤为重要。其中,带通滤波器（BPF）是现代微波系统中信号选择和干扰抑制的重要组成部分,其性能的优劣直接或间接的影响整个微波、射频电路的性能,因此,要求滤波器不仅要性能好,而且要小型化、结构紧凑。此外,射频干扰是现代微波信道系统中的一个严重问题,例如在许多无线系统中,平面带通滤波器通常用于抑制不需要的噪声信号,主要用于RF和微波应用,因为它们能有效地抑制杂散频率。近几年学者们提出了大量的不同性能的滤波器,为了进一步提高多用途射频前端的性能,人们对小型化高性能的滤波器越来越感兴趣。本论文就这种小型化、高性能的宽带滤波器需求出发,针对平面结构设计的宽带滤波器进行了深入的研究。在本文中,通过介绍近些年来滤波器的研究现状和在设计滤波器时所用到的一些基本理论,根据实际应用中对滤波器性能要求的不断提高,阐述了设计高性能滤波器的重要意义;然后,利用IE3D、HFSS和ADS等电磁仿真软件,并且采用平面结构设计了两款新型的高性能宽带带通滤波器（BPF）,根据理论推导出他们的等效电路从而分析了这些滤波器的工作原理。其中第一款是由两层不同的金属构成的对称的谐振器通过耦合组成的带通滤波器与一个带阻滤波器级联构成的小型化宽带宽阻带带通滤波器,其中,它的带内典型插损为0.45 dB,1 dB的分数带宽为50%,上阻带拓宽至21 GHz（带外抑制达-25 dB以下）,尺寸为7.75 mm×20.4 mm（0.09λg×0.25λg）;另一款滤波器是由三层金属构成的基于一种新型的封装缺陷地结构（Packaged Defected Ground Structure,PDGS）的三阶带通滤波器与两个非对称的阶跃短截线构成的带阻滤波器进行级联构成的,其中,它是以1.695GHz为中心频率的宽上阻带宽带带通滤波器,测量结果与仿真数据吻合良好,该带通滤波器具有以下优点:低插入损耗（带内典型插入损耗为0.5 dB）、宽带宽(1dB分数带宽为67.8%,在0.00612λg2的紧凑尺寸下,阻带更宽（阻带可以扩展到12.98 f0,抑制电平可以达到-17.8 dB以下;扩展至5.37 f0,带外抑制可以达到-30 dB以下）。