新型近端高抑制低插损的PCB滤波器研究与设计(2)
Keywords PCB filter High performance Low insertion loss Microstrip Low Pass
Miniaturization
目 次
1 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究思路与方法 5
2 微带低通滤波器的基本理论及HFSS软件简介 6
2.1 滤波器基本理论 6
2.2 滤波器低通原型 7
2.3 HFSS软件简介 11
2.4 本章小结 11
3 微带低通滤波器高抑制低插损的设计 12
3.1 基于阶梯阻抗谐振器加载的低通滤波器设计 12
结论 28
致谢 31
参考文献 32
1绪论
1．1研究的背景和意义
随着模块结构单元(Modular Building Block, MBB)的发展，对基站提出更高的高效、小型化、低成本等需求，不同应用场景里系统对滤波器都提出更高的要求。介质或腔体滤波器，在成本或群时延波动或体积等方面均不能完全满足需求，所以对新型的近端高抑制低插损的PCB 滤波器提出了需求。传统的切比雪夫型和巴特沃斯型滤波器通过增加滤波器阶数来改善带外抑制性能，但这样不仅增加了电路损耗，同时也使电路尺寸(体积)相应增加。对于椭圆函数滤波器，其阶数一旦确定，带外传输零点位置即由阻带波纹确定，且关于中心频率对称，调谐不易。因而探索具有高抑制低插损的PCB滤波器电路拓扑及其综合方法以及可行的物理实现方式不仅是工程应用中面临的瓶颈问题，也是近年来学术界研究的热点课题。近年来，无线通信业的突飞猛进、高速发展使得基站等不同应用场合对滤波器提出了更高要求。以腔体或介质为代表的三文滤波器结构在群时延或体积方面已不能达到要求，因而面向工程应用的研究逐步转到以PCB 为代表的平面滤波器方向来，研制、开发一些新型的具有近端高抑制低插损的PCB滤波器已显得迫切。本课题的研究将进一步为以PCB 为载体的高抑制低插损滤波器在面向工程应用上提供核心技术支撑，其研究成果不仅进一步丰富滤波器理论，还有很强的工程应用背景，因而开展这方面的创新研究与探索具有重要的科学意义和现实意义。
1．2国内外技术研究现状
1．3研究思路与方法
具体而言，低通滤波器的研究内容与方法为：
1) 慢波加载机理与实现方式研究。在深入研究慢波理论的基础上，重点探索慢波加载的工作机理以及实际实现问题。研究中从理论出发，以深入探讨慢波特性的工作原理、工作机理为先导，最终过渡到慢波特性的实际实现，研究中还包括实现的可行性、鲁棒性等问题；
2) 慢波加载结构研究。这方面的研究是通过对慢波加载机理的深入探索，研制出若干新型的慢波结构，重点关注结构的慢波特性以及由此产生的滚降特性，研究中同时注意成本问题、可制造性、可靠性等工程实践问题；
3) 慢波加载在低通滤波器中的阻带滚降研究。这是将慢波加载理论、工作机理及其实现方式用于研制高性能PCB 滤波器的重要而关键一环。研究方法是基于前面1)、2)条的成功探索，在深入掌握慢波加载本质基础上，再结合微带滤波器的特点并结合工程应用中的关键指标，综合运用解析、数值等方法展开对其电特性和物理结构间的深入分析。研究中将从物理模型出发，以理论为指导，通过反复探索物理结构、物理模型同电特性间的关系并建立其联系，再借助相关优化理论、优化算法等，据以研制出适用于工程的具有近端高抑制特性的PCB滤波器拓扑结构。研究中将重点关注阻带滚降与实际实现的问题，此外，还注意物理结构的容差等工程问题；