新型的三频带通滤波器设计方法

引 言

　　随着无线局域网（WLAN）和全球微波接入互操作（Wimax）的迅速发展，多频通信系统将成为今后无线通信的主导发展方向。本文提出了一种新型的三 频带通滤波器设计方法，构成该滤波器的谐振腔是通过在通常的开环谐振腔内加载一个倒F型枝节，通过调节该枝节的各段长度及位置就可以实现所需要的三个谐振 频率。

1.传统的三频带通滤波器的设计与分析

　　传统的三频带通滤波器通常采用阶梯阻抗谐振腔（SIR），通过调节阶梯阻抗微带线的电长度和特性阻抗，实现三个谐振频率，这种方法设计过程较为复杂，而且需要采用高阻抗微带线才能达到设计目标，这会使设计中的高阻微带线过细，导致加工困难，影响滤波器特性。

2.新颖的倒F型枝节加载开环谐振腔的设计与分析

2.1 结构

　　结构如图1所示，利用外围尺寸La确定谐振腔的基本谐振模式后，只需要通过调节枝节的长度L1和L2及位置Ls和L3，就可以把谐振腔的高次谐振模式 调节 到所需要的位置，从而实现三频带通滤波器的设计，而不需要改变微带线的宽度，从而有效避免使用太细的微带线进行设计，从而使三频带通滤波器的加工更加容 易，有效减小加工误差。

2.2 仿真

　　对该谐振腔利用软件AnSOFt HFSS进行仿真得到其前三个谐振频率随谐振腔结构参数的变化曲线由图2给出。图2（a）绘出了图1结构的谐振腔前三个谐振频率随谐振腔外围尺寸La变化 的曲线，并与不加载倒F型枝节的开环谐振腔谐振频率进行比较，分别用withF和withoutF表示。从图2（a）中可以发现，谐振腔的基模谐振频率在 两种情况下基本保持一致，而高次谐振模式的频率值由于倒F型枝节的存在发生了明显的变化，可见加载倒F型枝节可以有效的降低高次谐振模式的频率值，而基模 的频率可通过不加载倒F型枝节的谐振腔进行初步估计，即改变谐振腔的外围尺寸La调节基模的谐振频率。

　　倒F型枝节加载的开环谐振腔的前三个谐振频率随枝节长度L1变化的曲线由图2（b）给出。从图中可以看出，随着L1的增加，高次模式频率降低，而基模 的频 率几乎保持不变。因此，在谐振腔外围尺寸不变的条件下，我们可以通过调节枝节长度L1的值改变高次模式频率，以实现所需要的频率比。

2.3 倒F枝节的位置及长度对三频带通滤波器频率比的影响

　　改变枝节的长度参数L1，L2，位置参数Ls和L3，就可以计算出随参数L1变化的高次谐振模式频率f3，f2与基模频率f1的比值f3/f1 和f2 /f1，这种设计方法的频率比的可调范围是比较大的。取Ls=7mm和17mm时，参数L1和Ls对频率比具有较大的影响，而L3=1mm和9mm时，参 数L3和L2对频率比的影响相对较小。因此，我们在设计中，可以先调节参数L1和Ls粗略的确定所需要的频率比，再改变参数L3和L2的值进行更为精确的 设计，以实现我们的设计目标。

　　从以上的分析可以看出，改变倒F枝节的位置及长度可以实现各种频率比的三频带通滤波器设计，而且该种设计方法结构简单，加工容易，可广泛应用于多频无线通信系统中。

3.结语

　　本文对多频带通滤波器的设计中，提出了一种可实现三通带设计的倒F型枝节加载谐振腔，对它的特性进行了分析研究，通过调节枝节的长度及位置，可实现不同的频率比以适应于多频通信系统的应用。证明了这种方法在设计无线通信系统三频带通滤波器的可实用性。