无线通讯系统的工作频段覆盖数十MHz 至数十GHz,此频率范围内适用的滤波器种类相当繁杂。总体而言,在低于1GHz 的频率范围内,体波、声表面波滤波器最为常见。其体积小、通带插损低,且具有优异的温度特性,适合窄带应用。从射频至微波频段范围内,波导、同轴线、介质及微带滤波器均可适用。如前所述,以介质或腔体为代表的三文滤波器结构不能满足基站发展的指标要求。而当前在射频、微波频段应用最广泛的微带滤波器,具有尺寸小、易于通过光刻技术批量加工、与其他有源器件易于集成等优点。通过采用不同的介质基片,微带滤波器适用频率范围也相当宽。
低通原型是构建任何微波滤波器的基础。近年来国际国内在探索近端高抑制低插损的低通滤波器方面采取的方案包括:22306
1) 采用基于改进的阶梯阻抗谐振器(Stepped Impedance Resonator, SIR)进行级联的方案,如图1.1。这种方案的基本思路是在单元结构中设法同时获得较大的等效电容与电感,这样通过适当的级联措施,从而得到较大的阻带滚降特性。
图1.1近端高抑制的滤波器拓扑结构 (a) 电路拓扑 (b) 频响曲线
2)采用基于缺陷地结构(Defected Ground Structure, DGS)的方案,如图2.2。该方案的思路是在PCB背面地板上做一些刻蚀,从而形成等效电容和电感的谐振网络,产生阻带效应,进而实现滤波目的。DGS 的名字首先由韩国学者C.-S. Kim 等提出来,其特性与电磁周期结构、电磁带隙(Electromagnetic Band Gap, EBG)等基本相同。初始的DGS 结构【如图2.2(a)】在阻带滚降和单元结构尺寸方面还存在不足,经过改进和拓展,一些新结构的DGS 在这两方面获得较大改善。图2.2(b)为一种新结构的DGS,图2.2(c)为这两种DGS 的单元频响特性。由图可知在相同的截止频率上,新结构能实现良好的阻带滚降,同时其电路尺寸不到原结构的一半。该研究成果在2005 年的国际微波论坛(International Microwave Symposium, IMS)上报道过。论文网
3)基于慢波加载的方案。研究表明,慢波加载除了能有效控制电路尺寸外,在滤波器应用中还能有效控制阻带滚降。文献检索表明,在平面结构中运用慢波概
(a) (b) (c)
图2.2 缺陷地结构及其特性 (a) 初始结构的DGS (b) 新结构的DGS
(c) 频响特性比较
3) 念可研制出具有较高滚降特性的PCB 滤波器,相关文献还据此提出了一种衡量滤波器综合性能指标的标准。图2.3(a)为文献报道过的慢波加载思路,图2.3(b)和(c)则分别是该结构的慢波特性及频响曲线。由图可知,该结构在获得较大的慢波特性的同时,还能较好的控制阻带滚降。图2.4(a),(b)和(c)则是最近报道的运用慢波加载概念研制的具有近端高抑制特性的PCB 低通滤波器典型结构。
(a) (b) (c)
图2.3 慢波加载的平面结构 (a) 结构版图 (b) 慢波特性 (c) 频响特性
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