微带耦合滤波器传输零点的研究+文献综述(2)
目前，从IEEE的在线搜索结果来看，滤波器的文章占了总量6%左右的比例，其中90年代以后的滤波器论文数量占滤波器总论文的比例大约占了80%。而近十几年来针对椭圆滤波器和切比雪夫滤波器的研究论文也出现了比例越来越高的情况，这说明90年代以后，滤波器越来越成为研究的热点，而在对滤波器的研究中，高选择性，小型化，高功率等正成为热点中的热点。
微波滤波器种类繁多，仅按其所用传输线的类型来分，就可以分为波导滤波器、同轴线滤波器、带状线滤波器和微带滤波器等。微带滤波器和波导、同轴线等微波滤波器的主要区别在于传输线形式不同。在主要特点方面，例如采用半集总参数或分布参数结构是相同的，因此有关微波滤波器的一些基本概念和基本设计方法对微带滤波器也适用。微带滤波器的特点，是由微带线本身特点所决定，例如由于在平面上作图和制版的方便，滤波器广泛采用各种变阻抗形式和耦合微带线形式。此外，由于微带线损耗大，Q值低，其结构又不便调整，因此微带滤波器的某些指标(如通带损耗和阻带衰减)较低于其它微波滤波器，本文主要采用微带进行分析和设计。
1.2选题的背景及意义
微波/毫米波滤波器成为无线系统中的重要部件，其性能的优劣直接影响整个无线系统的质量。现在，微波/毫米波滤波器被广泛应用于微波、毫米波通信、微波导航、制导、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗等多种领域。同时现代无线系统对微波/毫米波滤波器也提出了更高的要求，高阻带抑制、低通带插损、宽频带使用、高功率、寄生通带远和带内平坦群时延等成为用户的主要技术指标要求，并且，体积小、高功率、低成本、是通带插损低，而且要求对本振，镜频和谐波分量有很好的抑制作用;对于接收机而言，在同样噪声系数下，窄的过渡带能有效地提高接收机的灵敏度，而采用具有高截止性，传输零点可控性，窄带特性的广义切比雪夫滤波器就可以很好地解决这些问题。
在这样的历史条件下，上世纪70年代，Atia和Williams提出了广义切比雪夫带通滤波器的基本理论[4-6]一经提出就成为了研究的热点，直到现在还在广泛引用。后来Cameron[8-10]对广义切比雪夫滤波器函数的综合方法做了很大的改进，通过他的方法可以自由设置传输零点位置并且可以通过递归法综合出其传递函数，这样就可以提取出其低通原型值，综合出N阶的耦合矩阵。他还提出了N阶滤波器最多实现N- 2个有限传输零点的理论，并给出了一种矩阵旋转消元法，由此可以直接得到FOLDED矩阵。后来他又提出了N+2阶矩阵的综合方法，采用了这种源负载直接耦合结构的N阶滤波器最多可以实现N个有限传输零点，虽然依然不能得到任意结构的耦合矩阵，但是它的这个新特点依然得到了多方面的应用，有很多研究多种源负载之间或者源负载与谐振器间耦合的文献。Amari[11]引入了非谐振点的概念，Tamiazzo[3]提出了轮形拓扑结构的概念，他们都给出了一些特殊拓扑结构的综合方法和实例。但是由于矩阵变换法本身的缺陷使我们很难得到任意的拓扑结构耦合矩阵，而广义切比雪夫滤波器的核心问题是要综合出可以物理实现的拓扑结构的耦合矩阵，因此有人将优化算法引入到滤波器综合中来，直接从数学模型综合出所需要耦合矩阵，目前已经开发出了基于优化算法的高阶任意拓扑结构的综合程序，收到了很好的应用效果。在引入优化算法的研究中，主要问题是复杂结构的目标函数的选取，以及如何设置优化过程以简化算法流程，避免过早局部最优等等，常用方法有Amari[12]的梯度收敛法等等[13-15]。通常实现广义切比雪夫滤波器中的传输零点有如下一些基本耦合结构：