WLAN和WiMAX三频多模带通滤波器的设计与分析(3)
图1-3 基于两节SIR设计双频滤波器
实现三频带通滤波器常用有利用三节SIR谐振特性。如图1-4是利用三节SIR设计的工作在1.0GHZ，2.4GHz，3.6Ghz的三频带通滤波器电路图及其响应[15]。
图1-4 基于三节SIR设计三频滤波器
基于支节线加载谐振器SLR的谐振特性来设计多频带通滤波器是在上世纪90年代末出现的，近年来变得很受欢迎。SLR谐振频率也很方便调节，与SIR相比，它的谐振频率更易控制，设计自由度更多。对于一个支节线中心加载谐振器，改变支节线长度只会影响谐振器的偶模谐振频率，而不影响到奇模谐振频率。图1-5是基于支节线加载谐振器设计的三频带通滤波器[17]。此滤波器的三个工作中心频率为1.57 GHz，2.4 GHz，3.6 GHz。
图1-5 利用支节线加载谐振器设计三频滤波器
除上面所叙述的设计方法，也有很多学者提出了利用多模和其他类型的谐振器设计多频滤波器。
随着微波\射频系统的多样化、小型化、大功率化的快速发展，对滤波器的要求越来越高，性能指标提高，尺寸尽可能小等。在双工器、多工器等滤波器组合中，为了改善隔离度，希望滤波器特性的边沿更陡峭，用交叉耦合技术是今年来的新技术。加上新材料的应用使得微波滤波往小型化，多性能化是将来发展趋势。
1.3 本文所做的工作
第一部分介绍了课题研究的背景，随着现代无限通信系统要求射频器件工作在多个分离的频段以满足用一个多模终端来实现不同业务的需求而多频带滤波器可以很好的解决这个需求。接着介绍了多频滤波器的现状与发展趋势，主要总结了多频滤波器的设计方法。
第二部分介绍了滤波器的基本概念，包括滤波器的性能指标，分类以及微波滤波器实现的方法。
第三部分介绍了多频滤波器的设计分析，详细分析了SIR谐振器和SLR谐振器的谐振特性以及应用在设计多频滤波器。
第四部分基于SIR和SLR结构设计了两个工作在WLAN和WiMAX的三频滤波器。然后对十字谐振器的结构进行改变并设计了一个三频带滤波器。通过HFSS仿真得到了较好的结果。
第五部分对全文进行了总结。
2 微波滤波器的基本概念
微波滤波器是微波系统中最重要的元件，实现将信号频谱进行恰当的分离。虽然滤波器的基本概念很经典，但是滤波器的结构、功能是日新月异。滤波器的基础是谐振电路，只要能构成谐振的电路组合就可以实现滤波器功能。一般分为四种基本滤波器：低通、高通、带通和带阻。从理论上讲微波滤波器是无耗元件。
2.1 滤波器原理
滤波器作为一种频率选择性器件，其作用是可以让某一频率或某些频率的信号能够通过，而除此以外的频率的信号则不能通过。一般滤波器均可等效为如图2-1所示的二端口网络。
图2-1 滤波器特性示意图
设从一个端口输入具有均匀功率谱的信号，信号经过滤波器二端口网络之后，在另一端口输出的负载上吸收的功率谱不再是均匀，也就是说网络的输出具有频率选择性，这就是滤波器的基本工作原理。
理想的滤波器应具有如下特性：在所要求的频率范围内能使信号无衰减地通过（此频带范围称为通带）；而在其余的频率范围内能使信号完全衰减掉，不能传输（这其余的频率范围内称为阻带）。微波滤波器的工作特性随实际微波系统的要求而定，通常采用插入衰减来描述滤波器的衰减特性，即：
(2.1)