基于容性負(fù)載開環(huán)諧振器的雙頻帶通濾波器設(shè)計(jì)

　1 引言
　　雙頻帶通濾波器在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中扮演了重要的角色，例如：全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（GSM）、寬帶碼分多址（WCDMA）、無(wú)線本地局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）都要求產(chǎn)品或終端同時(shí)工作在多個(gè)頻段。在過(guò)去，平面的雙頻帶通濾波器由兩個(gè)工作在不同頻段的濾波器組成。在開環(huán)諧振器中間點(diǎn)位置并聯(lián)開路枝節(jié)被用來(lái)設(shè)計(jì)緊湊雙頻帶通濾波器，通過(guò)調(diào)節(jié)開路枝節(jié)的長(zhǎng)度和位置控制諧振器的偶模產(chǎn)生所需要的第二個(gè)通帶。利用類交趾階躍阻抗諧振器設(shè)計(jì)工作在無(wú)線局域網(wǎng)（2.4/5.2 GHz）的雙頻帶通濾波器。官雪輝等人利用慢波開環(huán)諧振器來(lái)設(shè)計(jì)雙頻帶通濾波器，以達(dá)到濾波器小型化的目的。Chu［7］等人利用一種新型的能夠產(chǎn)生3個(gè)傳輸零點(diǎn)的耦合結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)雙頻帶通濾波器。
　　無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的IEEE 802.11b 和IEEE 802.11g協(xié)議要求產(chǎn)品或終端分別工作在2.4、2.45GHz，IEEE 802.11a協(xié)議則要求工作在5.2-5.8GHz頻段內(nèi)。本文提出一種同時(shí)工作在2.45、5.2GHz的雙頻帶通濾波器，。通過(guò)減少內(nèi)部的U型枝節(jié)和外部的開環(huán)諧振器之間的耦合距離，便可以減少諧振器的基頻諧振頻率和寄生諧振頻率，從而達(dá)到濾波器小型化的目的。最后，該濾波器的測(cè)試效果和仿真結(jié)果吻合的較好。
　　2 濾波器的設(shè)計(jì)
　　圖1展示了本文所提出的工作在WLAN頻段的雙頻帶通濾波器。它由容性負(fù)載諧振器和四分之一波長(zhǎng)匹配線組成。在傳統(tǒng)的正方形開環(huán)諧振器里加入兩根相同的兩端開路的U型枝節(jié)，便組成了具有慢波效應(yīng)的諧振器，這并不增大濾波器的體積。四分之一波長(zhǎng)傳輸線（對(duì)于2.45GHz）連接諧振器和輸入輸出端的50om饋線，以達(dá)到阻抗匹配的目的。因?yàn)榧纳C振頻率（5.2GHz）大致是基頻諧振頻率（2.45GHz）的兩倍，該四分之一波長(zhǎng)傳輸線對(duì)于（5.2GHz）來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于二分之一波長(zhǎng)傳輸線，沒(méi)有阻抗變換的作用。該四分之一波長(zhǎng)傳輸線的寬度為0.6mm，特性阻抗為80om。
　　
　　圖1 雙頻帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖
　　通過(guò)EM仿真軟件Sonnet EM［9］，我們就可以確定諧振器諧振時(shí)對(duì)應(yīng)的物理尺寸，接下來(lái)通過(guò)該軟件就可以確定諧振器之間的耦合系數(shù)了。這里我們采用電耦合方式，設(shè)計(jì)所需要的耦合系數(shù)由下列式子決定