宽带带通滤波器有限的频率资源使得信道只能划分成若干个,所以导致信道的带宽也是有限制的,带宽太窄传递信息有限,太宽又浪费频率资源,此外信道与信道之间必须有一定频率范围的间隔,于是就有了相对带宽这么一个概念。它只能是百分之几,如果过度了,则会影响相邻信道的信息传输。也就是说一个信道从低频到高频的范围中只有中间一小段是可用的。80398
根据美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission – FCC)的规定,相对带宽定义为信号带宽与中心频率之比,使用公式表示为ffoc=2(fH-fL)/(fH+fL),其中 fH和fL分别表示上限频率和下限频率。 相对带宽定义的频率范围
窄带(Narrow Band)的相对带宽小于1%,宽带(Broad Band)的相对带宽在1%到25%,超宽带(Ultra-Wideband即UWB)的相对带宽大于25%[5](如图1。1所示)。其中,超宽带技术以其低功耗、高速率和较强的抗干扰能力引起了国内外学者的重视与研究。近年来,学者多使用微带结构实现超宽带滤波器,大致实现方式可以分为四类:1。 基于短路枝节线加载微带传输线结构 2。 基于高通和低通滤波器级联结构3。基于多模谐振器结构4。基于地面孔径补偿技术。
Hong J。S等首先将短路枝节线加载微带传输线结构运用于滤波器设计[6],使得滤波器加工方便且相对带宽能都到达120%,但为了实现超宽带,需要增加枝节线数量,从而使得插入损耗变大、体积变大。后来,Wong W。T等通过用枝节线折叠的方法减小了滤波器尺寸[7]。基于短路枝节线加载微带传输线结构的宽带滤波器的带内性能较好,但带外选择性能和阻带抑制水平较差。首先采用高通滤波器和低通滤波器级联实现宽带滤波器的Kuo J。T等人[8-9]解决了基于短路枝节线加载微带线滤波器中插损较大的问题,但仍存在尺寸过大和选择性差等问题。
当前,运用多模谐振器结构实现超宽带滤波器已成为主流的设计方法[10-14],这种方法由祝雷教授率先使用[15],他将半波长阶跃谐振阻抗器运用于超宽带滤波器,该滤波器在通带内仅有三个谐振模式,使得滤波器尺寸偏大,带外选择性与阻带抑制能力较差。但后来学者借鉴了此种方法,结合微带线槽线、波导等各种平面微带结构[16,17],设计出了性能优异的滤波器。
2 基于横向信号干扰技术的电路设计
近年来,横向信号干扰技术广泛应用于低通、带通和带阻滤波器的设计。根据横向信号两条路径传输的特点,我们大致可以将其设计的滤波器分为三类:
第一类是运用两条均匀阻抗传输线并联而成的滤波器,由西班牙教授R。Gomez Oarcia等人提出[18],他们运用此类方法成功设计出了具有高选择性的宽带带通滤波器,因为带内产生了多个传输零点使得滤波器具有较好的带外选择性和阻带抑制能力,但滤波器体积偏大且可调阻抗参数只有两个道理灵活性较差。论文网
第二类是由均匀阻抗传输线和耦合线并联形成的滤波器,在2009年由Miguel Angel Sanchez-Soriano提出[19],增加短路耦合线后,滤波器的体积减小且参数更为自由灵活。他又于2010年提出了使用开路端耦合线和均匀阻抗传输线并联的方法[20],使得滤波器具有较好的阻带抑制特性。
第三类是使用耦合线和耦合线相并联设计得到的滤波器,Liwang Cui。Ph。D。于2011年设计了一个利用两端反向耦合线形成的宽带带阻滤波器[21],拥有多个阻抗参数调节宽带和传输零点位置,同时进一步减小体积。
此外还有各种形式形成的基于信号干扰的滤波器,比如Mandal M。K在一类滤波器的基础上,通过在端口增加开路传输线枝节来增加传输零点,实现更好的阻带抑制特型,但增加枝节后造成的滤波器体积过大难以解决[22]。后来学者通过将谐振器例如发夹型谐振器和均匀阻抗传输线并联来[23]设计基于信号干扰的滤波器来获得更好的性能。