[實(shí)用新型]基于雙枝節(jié)加載諧振器的超寬帶濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220695720.0
• 申請日: 2012-12-15
• 公開（公告）號: CN203166046U
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚慶昕;朱賀
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01P1/203
• 分類號: H01P1/203
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及濾波器的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雙枝節(jié)加載諧振器的超寬帶濾波器。?

背景技術(shù)

超寬帶(UWB)濾波器有多種應(yīng)用。民用方面超寬帶脈沖無線傳輸技術(shù)(軍方早在七十年代就開始了其研究)是一種具有革命性的無線通信技術(shù)，具有比3G通信技術(shù)高得多的通信速率和容量，且其占用的頻帶非常寬，其系統(tǒng)需要使用超寬帶濾波器。汽車中使用的超寬帶防撞雷達(dá)系統(tǒng)、用于成像的超寬帶成像系統(tǒng)、用于倉儲的超寬帶RFID系統(tǒng)以及現(xiàn)代通信信號優(yōu)化覆蓋和直放站系統(tǒng)等等，也需要使用超寬帶濾波器。軍用電子對抗中的超寬帶脈沖雷達(dá)系統(tǒng)也會用到超寬帶濾波器。美國聯(lián)邦通信局(FCC)在2002年正式通過了將超寬帶(UWB)技術(shù)用于民用的議案。這之后，超寬帶濾波器的研究在學(xué)術(shù)界吸引了廣泛的研究興趣。事實(shí)上，超寬帶濾波器存在著多種方案。?

在超寬帶系統(tǒng)的射頻RF模塊的前端需要放置一個(gè)超寬帶濾波器使系統(tǒng)可以發(fā)射符合FCC標(biāo)準(zhǔn)的UWB信號，以及盡可能的減少其受到工作頻率以外的干擾。另外，超寬帶系統(tǒng)中需要解決大量的超寬帶匹配問題，例如放大器的輸入和輸出都需要良好的匹配網(wǎng)絡(luò)，以保證最大的傳輸系數(shù)。因此，超寬帶微波濾波器是UWB系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵無源部件，它的特性好壞對于系統(tǒng)的整體性能起著非常重要的作用。由于UWB系統(tǒng)使用很寬的頻帶：所以和很多其他的無線通信系統(tǒng)頻段重疊。UWB的頻率范圍為3.1-10.6GHZ，U-NII(Unlicensed?national?information?infrastructure)頻段范圍有兩部分，5．15GHz至5．35GHz和5．75至5．85GHz。雖然從理論上說超寬帶系統(tǒng)的發(fā)射功率頻譜密度很低，應(yīng)能和其他系統(tǒng)“安靜地共存”，但實(shí)際應(yīng)用中超寬帶系統(tǒng)對其他系統(tǒng)的兼容性需要用實(shí)驗(yàn)證明。特別是超寬帶系統(tǒng)的工作機(jī)理和特性還有很多不清楚的方面，比如超寬帶系統(tǒng)的帶外干擾問題，即超寬帶設(shè)備有可能對其工作頻段之外的無線系統(tǒng)產(chǎn)生一定的干擾，這部分干擾還很難用理論計(jì)算的方法準(zhǔn)確估計(jì)，如對GPS的?干擾、對個(gè)人通信系統(tǒng)900/1800MHzGSM的干擾、對無線局域網(wǎng)IEEE802．11的干擾等，特別是當(dāng)某特定區(qū)域有很多超寬帶設(shè)備時(shí)，其集中干擾必須認(rèn)真考慮。因此，從硬件方面設(shè)計(jì)相關(guān)的濾波器，以消除干擾信號對系統(tǒng)的干擾顯得尤為重要。?

濾波器在超寬帶通信設(shè)備中相當(dāng)重要，各種濾波器都有不同的功能和特性要求。接收端帶通濾波器的必要功能是避免由于發(fā)射端輸出信號泄漏而使接收器前端飽和，除去如鏡頻一類的干擾信號以及減少來自天線端的本機(jī)振蕩器的功率泄漏。接收端帶通濾波器的最佳性能包括高衰減(以除去干擾)，同時(shí)減少直接影響接收端靈敏度的帶通插損，因此它必須有陡峭的帶外衰減、好的群延時(shí)等特性。發(fā)射端帶通濾波器的基本功能是從發(fā)射端減少雜散輻射功率以避免對其他無線通信系統(tǒng)的干擾，這些無用的信號的主要成分是發(fā)射信號頻率的二，三次諧波和本機(jī)振蕩。另一個(gè)很重要的功能是衰減掉發(fā)射信號中接收頻率段內(nèi)的噪聲，抑制它到接收機(jī)的靈敏度以下。?

在2002年美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）將3.1-10.6GHz的頻段自由開放用作通信領(lǐng)域的應(yīng)用之后，超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域的極大關(guān)注。而濾波器是通信系統(tǒng)中不可或缺并廣泛運(yùn)用的無源器件，更是成為了研究的焦點(diǎn)之一。由于超寬帶濾波器要求工作在3.1-10.6GHz這樣一個(gè)較寬的頻段范圍，且要求該濾波器有較小的尺寸，傳統(tǒng)的濾波器設(shè)計(jì)方法無法設(shè)計(jì)出如此寬頻帶的濾波器。?

目前實(shí)現(xiàn)超寬帶的方法有通過低通和高通濾波器級聯(lián)或是利用多模諧振器結(jié)構(gòu)等。各種傳輸線結(jié)構(gòu)如平行耦合線、共面波導(dǎo)、微帶線、帶狀線等結(jié)構(gòu)和形式都被運(yùn)用到超寬帶濾波器的設(shè)計(jì)當(dāng)中來。但是，隨著無線通訊產(chǎn)品都朝著輕、薄、短、小的方向發(fā)展，要求濾波器尺寸越來越小。因此，如何在保證超寬帶濾波器的性能的前提下，減少濾波器尺寸也是當(dāng)今超寬帶濾波器設(shè)計(jì)的一大挑戰(zhàn)。?