【摘 要】
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近几年来,随着第五代(5G)移动通信的高速发展,为解决当下可用的射频(RF)频谱资源是有限的,通信频谱被进一步提高。从而对于射频电路的整体要求也日益增加。人们对高速通信的追求使得微波无线系统质量门槛渐渐提升。微波无源器件作为整个微波无线系统必不可少的重要元件和组成部分,其性能的好坏尤为重要。其中,带通滤波器(BPF)因其作用于整体集成电路中,发挥出了在通带的频率内与在阻带内提供信号的传输和衰减作用
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近几年来,随着第五代(5G)移动通信的高速发展,为解决当下可用的射频(RF)频谱资源是有限的,通信频谱被进一步提高。从而对于射频电路的整体要求也日益增加。人们对高速通信的追求使得微波无线系统质量门槛渐渐提升。微波无源器件作为整个微波无线系统必不可少的重要元件和组成部分,其性能的好坏尤为重要。其中,带通滤波器(BPF)因其作用于整体集成电路中,发挥出了在通带的频率内与在阻带内提供信号的传输和衰减作用,成为了无线通信系统中各种无源器件里面不可忽视的组成部分。它们的性能好坏直接或间接地影响着整个射频电路的性能。因此,射频将其发展的目标聚焦在滤波器的小型化、高性能的设计上。为了增大频谱的利用效率,滤波器也渐渐向多通带的方向发展。此论文就小型化、高性能、多通带滤波器进行了深入探讨,以满足当下的需求。论文通过介绍近几年国内外平面滤波器的研究现状和一些用于设计滤波器的基本理论,说明了设计小型化、高性能、多通带滤波器具有的重要意义。其次,基于阶跃阻抗谐振器(SIR)理论,SIR谐振器在设计滤波器上实现宽阻带和结构紧凑有良好的效果,结合传统的分析方法设计出新的滤波器耦合结构——混合微带/缺陷地结构。然后,在传统的分析方法上结合IE3D和ADS等电磁场仿真软件对设计的滤波器模型进行仿真和优化,大大的提高工作效率,研究了关键参数对滤波器性能的影响及原因。最后,设计了一种基于混合的微带/缺陷地结构的宽阻带双频带通滤波器。底层的阶跃阻抗型缺陷地结构(DGS)和顶层的微带阶跃阻抗谐振器组成了滤波器的通带。同时,阶跃阻抗缺陷地结构和微带阶跃阻抗谐振器的谐波位置相互分离,解决了滤波器设计中重要的一环阻带信号响应的抑制与衰减,从而实现宽阻带响应。设计中,双频带以2.39GHz和5.30GHz为中心谐振频率,并且3dB带宽分别为16.1%和8.8%;同时,拥有良好的选择度,面积也只有20mm·20.8mm(0.21λg·0.22λg,其中λg是微带谐振器工作在2.39GHz时全波长);测量结果表明,阻带抑制范围可达35GHz,超出了第一个谐振频率f1的14.6倍,且抑制水平可达20dB以上。
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