带阻滤波器介绍及ads设计实例

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1、帯阻滤波器研究1绪论1.1带阻滤波器的研究意义微波滤波器具有选频、分频和隔离信号等重要作用,在现代微波毫米波通信、卫星通信、遥感和雷达技术等系统中应用广泛，其性能的优劣将直接影响到整个系统的运行质量。而带阻滤波器作为微波滤波器的一种,在通信系统中也起着十分重要的作用。通常在许多微波系统中,要求信号传输时，衰减应尽可能的小,而对不需要的噪声、干扰、杂散等则要抑制掉，即需具有很高的衰减度。带阻滤波器适于在宽频范围滤除某窄带频，无线通信系统中抑制高功率发射机、非线性功放的杂散频谱以及带通滤波器的寄生通带等，这时，如采

2、用一个或几个带阻滤波器来抑制它们，就比采用带通滤波器的宽阻带来抑制更加灵活有效。传统的带阻滤波器设计结构一般是由1/4波长短截线谐振器，并沿主波导或主传输线排列，而谐振器间隔为1/4波长的奇数倍，这种结构的带阻滤波器的矩形系数不够理想且体积庞大。事实上，比较带通滤波器和带阻滤波器的频率响应，不难发现，带通滤波器的回波损耗对应带阻滤波器的带内衰减，带通滤波器的通带对应带阻滤波器的阻带，带通滤波器的传输零点对应带阻滤波器的反射零点，可见将带通滤波器的各种拓扑结构来实现带阻滤波器的设计是可行的。随着信息产业和无线通信

3、的蓬勃发展，微波频段呈现相对拥挤的状态，这就对滤波器的性能提出了更高的要求，尤其是在移动通讯基站双工器和多工器中使用的滤波器，除了通带内低插入损耗、小型化的要求外，对通带外的衰减更是提出了苛刻的要求。据此传统的滤波器，比如：最大平坦和切比雪夫滤波器很难胜任。增加滤波器的阶数，可以提高矩形系数，是一种在传统的滤波器设计中比较有效的方法，但这样体积、带内插损均增加了。虽然椭圆函数滤波器具有带外有限零点，零点位置却由阶数决定，且只适用于零点位置对称的情况。以广义切比雪夫函数实现的滤波器通过非相邻谐振腔的交叉耦合，可以

4、产生有限零点，且这些零点可以是对称的，也可以是非对称的，这使得可以更加灵活地根据需要对滤波器的带外抑制度进行调节，提高其矩形系数。另外，通过引入源与负载间直接耦合，N阶交叉耦合滤波器可以实现N个带外有限远处的零点。但这种结构源与负载之间需要很强的耦合，在一些实际应用中不易实现。非谐振节点的引入，N阶滤波器能产生N个有限频率的零点而不需源与负载直接耦合，也不必交叉耦合。这种方法还便于滤波器的模块化设计，即用于将简单的产生传输零点的结构进行级联，使得每个单元仍能独立的控制其零点，故这种结构的滤波器便于调谐并降低了制

5、造公差的灵敏度。同轴腔体滤波器在微波频段是应用最广泛的滤波器之一。同轴腔体滤波器的带内插损低，结构紧凑，有电容加载时，同轴腔体滤波器的体积可以做得很小，此外，其还有功率容量高等优点。据此，采用同轴腔体滤波器设计选频双工器，通过改变传统结构，可实现很高的收端异频隔离度和收端同频隔离度。1.2国内外带阻滤波器的研究现状6在过去的几十年中，带通滤波器已经被广泛研究，但是带阻滤波器的报道较少。一般带阻滤波器设计是由1/4波长短截线谐振器构成的，谐振器间隔1/4长的奇数倍并沿主波导或主传输线排列，这种结构的带阻滤波器的矩

6、形系数不理想且体积庞大。事实上,考虑到带通滤波器和带阻滤波器的频率响应,不难发带通滤波器的通带对应带阻滤波器的阻带,带通滤波器的回波损耗对应带阻滤器的带内抑制，带通滤波器的传输零点对应与带阻滤波器的反射零点，所以使广泛应用于带通滤波器的耦合拓扑结构来设计带阻滤波器是可行的。在传统的带阻滤波器设计中，提高矩形系数一种有效的方法就是增加滤波的阶数，但这样做是以牺牲体积和插损为代价的。虽然椭圆函数滤波器具有带传输零点，但是零点位置是由阶数决定的，且椭圆函数滤波器只适用于零点位对称的情况。而交叉耦合结构,它的传输零点位

7、置可以任意设置在阻带有限远处而且个数最多可达到和滤波器的阶数一样多。这种结构既能实现对称的带外抑的情况，也能实现非对称的带外抑制情况。在高功率通信系统中，为了抑制高功率放大器的杂散干扰，或者邻带的噪声和干扰，往往需要使用双频带阻滤波器。设计双频带阻滤波器的方法为：首先，零点设置在低通原型带内时，经过映射和频率变换后成双频带通滤波器，同样的将双频带通滤波器转换成双频带阻滤波器。应用此基本原理进行设计的双频带滤波器具有选择性高、抑制度好、易于加工调试等优点。20世纪60年代，G.L.Matthaei系统的描述了滤波

8、器的设计，其中对切比雪夫和椭圆函数型的带阻滤波器的设计描述也较为详细，结构都是由短截线谐振器构成，谐振器间的间隔为14波长的奇数倍，并沿主波导或主传输线排列。70年代，Atia和Williams最早提出了交叉耦合滤波器等效电路的通用理论模型。80年代初期，滤波器设计方法的研究，主要是以实数传输零点来分析和综合交叉耦合滤波函数低通原型元件值。1983年，Jian-Ren.Qian和Wei