Ku波段带通滤波器的设计+文献综述(2)
由于在通迅，雷达，微波等部门，多频率工作越来越普遍，对分隔频率的要求也相应地提高，所以需用大量的滤波器。同时，微波固体器件的应用对滤波器的发展也有推动作用[1-2]。象参数放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器等类器件都是多频率工作的都需要用相应的滤波器。
1.1 通信领域滤波器的发展历史
1915年，德国科学家K.w.wagner开创了一种现已闻名于世的瓦格纳滤波器设计方法。与此同时，在美国GA.CanbeU发明了另一种影像参数的设计方法。随着这些技术的突破，许多科技人员开始积极地和系统地对采用集总元件电感和电容的滤波器设计理论进行研究。随后，1940年出现了包括两个特定设计步骤的精确的滤波器设计方法.第一步是确定符合特性要求的传递函数，第二步是由先前的传递函数所估计的频率响应来综合电路。现在所采用的很多滤波器设计技术就是基于这一早期的设计方法。
不久随着通信频带的加宽，进入到微波领域，滤波器设计从而由原先的集总元件LC谐振器扩展到一个新的领域，即分布元件同轴谐振器和波导谐振器。同时，滤波器材料领域也取得了很大的发展，极大地推动了滤波器的发展。1939年，P.D.Richtmeyer报道了介质谐振器。他利用了介质块的电磁谐振，有小尺寸和高Q值两个显著的特点，然而由于当时的材料温度稳定性不高使该种滤波器不能在实际中得到广泛的应用。70年代，各种具有优异的温度稳定性和高Q值的陶瓷材料的发展增加了介质滤波器的实际应用的可行性。随着陶瓷材料的发展，该滤波器的应用得到了迅速的发展。在现有的射频和微波通信器材中介质滤波器己成为最重要、最常见的元件之一。此外，80年代出现的高温超导材料，被认为很有可能被用于设计极低损耗和极小尺寸的新颖微波滤波器，许多研人员己致力于它们的研究和实际应用[3]。
1.2 微波滤波器在微波通信中的作用
微波滤波器作为滤波器的一种，在移动通信中有着广泛的应用。在射频端有源电路中输入输出各级之间普遍存在，各滤波器都有不同的功能和特性要求。如图1一1所示，为典型的发射机接受机原理框图模型，滤波器在该系统中各位置起着举足轻重的作用。接受端带通滤波器的必要功能是避免由于发射端输出信号泄漏而使接收器前端饱和;除去如镜频一类的干扰信号;减少来自天线端的本机振荡器的功率泄漏。所以接收端带通滤波器的最佳性能包括衰减以除去干扰，同时减少将直接影响接收端灵敏度的通带插损。发射端带通滤波器的基本功能是从发射端减少杂散辐射功率以避免对其他无线通信系统的干扰，这些无用的信号的主要成分是发射信号频率的二、三次谐波和本级振荡。另一个重要的功能是衰减掉发射信号中接收频段内的噪声，抑制它到接收机的灵敏度之下。因此，发射端带通滤波器必须保持一个宽的阻带以抑制杂散信号，同时能文持低的通带插损和在输出端处理大电平信号。
图1-1 典型接收发射机原理模型
1.3 当前研究情况
随着现代材料科学与电子信息科学技术的交叉渗透和全面发展，全固态化的各类片式高频、微波滤波器和中频滤波器，向着高性能、低成本、小型化、高频化等各方面飞速发展。
1.3.1 高温超导滤波器
高温超导体的发现，是20世纪基础研究的一个极为重要的成果，近10年来，人们对高温超导体电性能的研究取得了长足的进步。与此同时，一批性能卓越的高温超导微波无源器件也相继诞生了。高温超导(HTS)材料具有接近于无耗的特性，利用它可以构成高质量的微波谐振器、滤波器、多工器和天线等。利用高温超导(HTS)薄膜可构成微带、带状线、E一面波导滤波器等。这些滤波器具有极高的无载Q值、理想的微波特性、很低的插入损耗和带内衰减，并且有非常陡的平移特性，而且滤波器的尺寸可以做得很小，易于与其它微波集成电路元件集成。这样可以充分利用信号频带，增加互不干扰的信道数量，并能避免信号传输失真，超导滤波器不仅带内衰减低，而且相位延时和色散特性也大为改善，具有诱人的发展前景[4]。