窄带是指相对带宽(2(fH-fL)/(fH+fL))小于 1%的频率范围。不同于宽带滤波器,窄带滤波器 具有极高的选择性,在现代的通信系统中是重要的无源器件之一,具有重要的理论意义和实 用意义。传统的滤波器有短/开路枝节、平行耦合线及交叉指型这三种结构[23] 。 短/开路枝节滤波器方法简单,易加工,大量应用于带通和带阻滤波器,是常用较为成熟76103
的结构。而这一结构的缺点在于改善阻带特性上,常常需要增加滤波器的级数使阻带上有较 快衰减,然而级数的增加也意味着电路结构尺寸的增加,带内衰减的增加。
早在 1958 年,教授 Seymour B。Cohn 设计了一种滤波器结构,其原理是平行耦合传输线[24]。 通过正确的方法选择耦合线的阶数,就可以改变传输极点的个数。这一结构可以获得较宽的 带宽,通带传输特性也更加优良。但此方法设计的结构增大了插入损耗,多级形式也使电路尺 寸偏大。
之后 1962 年,George L。Matthaei 教授设计了一种交指滤波器[25],用到了交指线结构的滤 波特性。两组平行耦合线相互交叉。这一设计方式使得滤波器的空间结构安排更为合理。因 此,结构就更加紧凑、小型化 ,是在平行耦合微带滤波器上的一种改进。而且制造方便,且 适用于各种带宽的结构分析及设计。但是这种结构也有它的缺点, 需要增大耦合单元之间的 耦合系数来实现更宽的通带, 增加了实际结构的加工设计困难。论文网
交指型滤波器而在 1971 年,Edward G。 Cristal 和 Sidney Frankel 给出了一种全新的设计理念[26]-[27]。发夹 型滤波器,由耦合线弯折而成,形成发夹形结构,结构紧凑,同时其各项性能指标都有了一定 的提高。
发夹型滤波器
上述三种传统结构都存在各自缺点,并不适合现代滤波器的设计。国内外学者在对传统 结构的改进同时,也设计了各种新型结构。新型窄带滤波器结构的设计首先要求结构的简单 可行, 同时要保证较好的边缘选择和谐波抑制特性。
随着现代无线通信系统的快速增长,平面结构的带通滤波器因为制作简单,成本低,便 于集成到无源或有源微波器件等特点备受关注。传统的半波长谐振器的带通滤波器,由于低 通和带阻网络谐波抑制水平要求的提高与不必要的周期性谐波抑制,滤波器尺寸和通带插入 损耗将增大。
多年来,将 Dual-behavior resonator(DBR)应用于微波滤波器已达成共识。小型,高性 能微带滤波器在无线通信 系统中非常实用。因此,因为体积小、性能高、低质量、低损耗的 优势,双模滤波器已经在无线通信系统中广泛的使用。许多学者设计了双回路和小型化贴片 谐振器双模微带滤波器。然而,目前的双模滤波器的设计仍然占据相当大的电路面积,这是 不广泛应用于小型化无线通信系统的是一个重要的因素。因此,有必要为发展基于 DBR 的小 型化滤波器,提供不同类型的结构。
另一方面,目前需要带通滤波器具有良好的谐波抑制性能。一种名为微带慢波开环谐振 器引入到了各种平面带通滤波器的结构中。由于慢波的影响,微带开环谐振器有一个产生分 散效果的阻带,具有小型化的特点[27-31]。在 Adnan Görür 学者设计中,阐述了一种全新的利用微带环谐振器的简并模式双模微带 滤波器。微带环谐振器由四个相同的臂组成,每个臂是一个微带开环元件。这种新型的滤波 器结构与其他双模微带滤波器相比,不仅具有较小的结构,由于色散效应引起的第一寄生谐 振频率变化的速度也更为合理[29]。
微带环谐振器的简并模式双模微带滤波器