双通带滤波器的设计

    1. 引言

    无线通信技术的飞速发展，给人们的生活带来了很大的提升，人们对于其需求也在不断的增长，许多种新兴的通讯标准和技术也表现了出来，高性能化、高度集成化、多功能化的产品也随之产生，在这样的形式之下，尤其是对于双频无线通信系统的发展，作为RF前端设备中的重要组成器件之一的双频滤波器受到人们广泛的关注。欧洲，美国，日本等国家的专家对于双通带滤波器的研制给予了极高的重视，到目前为止，已经研制出了许多形式的双双通带滤波器。但是对于我们国家，在双频滤波器的研制上还处于刚刚起步的阶段。然而双通带滤波器已经全面进入市场化的，研究和设计双频滤波器已经成为了市场需求，具有着极为重要的现实意义以及广阔的应用前景。

    2. 滤波器基本理论

    滤波器是一种二端口网络。它具有频率选择的特性。即可以让某些频率顺利通过，而对其它频率的信号加以抑制。一般来说，滤波器具有以下3大用途：分离信号、抑制干扰和延迟信号。滤波器的分类方法有很多种，按频带范围可分为窄带和宽带滤波器；按作用可分为高通、低通、带通和带阻滤波器，按结构即可分为微带线型、波导型、悬置线型、同轴线型和带状线型滤波器等；按原型来分又可以分为集总参数原型滤波器和分布参数原型滤波器。

    在实际滤波器设计中都是事先确定一个低通原型，然后经过频率和元件值变换而得到需要综合的滤波器元件值。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实现滤波器。

    3. 设计过程

    3.1 创建模型

    此次设计采用的是HFSS软件设计的，介质基板采用rogers4350相对介电常数3.66，厚度h为0.508mm，计算得到2.5GHz处的1/4波导波长约为21mm，3.8GHz处的1/4波导波长约为18mm，通过各参数基本确定了该双通带滤波器的结构如下图1所示。并在HFSS中建立模型如下图2所示：

    3.3 参数分析

    根据上述描述创建相关模型后，通过分析该结构的参数，得到相应参数对滤波器性能的影响：调节l2即谐振器A的长度，可以得到其主要影响滤波器在低频段的谐振特性，当L2=8.5mm时，滤波器在低频段谐振2.15GHz处；当L2=7.5mm时，滤波器在低频段谐振在2.45Hz处；当L2=6.5mm时，滤波器在低频段谐振在2.7GHz处，而高频段的谐振特性基本不变。图3是L2不同尺寸下滤波器的S曲线。

    调节L5即谐振器B的长度，可以得到其主要影响滤波器在高频段的谐振特性，当L5=3mm时，滤波器在高频段约谐振在4.2GHz处；当L5=4mm时，滤波器在高频段约谐振在3.9GHz处；当L5=5mm时，滤波器在高频段约谐振在3.4GHz处，而低频段的谐振特性基本不变如图4所示。