基于声表面波谐振器的可重构滤波器研究

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随着信息产业的迅猛发展,通信系统逐渐趋于多功能化与高集成化。可重构滤波器作为无线通信系统中不可或缺的元器件之一,能够工作于多频段、多模式的电磁环境中,具有功能多样化、结构紧凑、成本低廉等优势,成为了目前广大研究人员关注的焦点。声表面波谐振器因其在超高频频段优越的尺寸优势、高频率选择性和低插入损耗等特点,被广泛应用在射频滤波器的设计当中。本文基于声表面波谐振器加载微带结构或集总元件的设计方法,对单频和多频的带通-带阻可切换滤波器、带宽可调带阻滤波器和带宽可调带通滤波器进行了研究与设计。主要内容如下:首先,本文提出了一类利用PIN二极管控制路径通断实现带通-带阻切换的声表面波可重构滤波器。利用声表面波谐振器通过不同方式加载接地电感产生不同响应的原理,分别采用微带的双路径结构和控制源/负载之间通断的集总单路径结构实现了单频、双频的带通-带阻可重构滤波器,两种滤波器均工作于UHF频段,具有带宽扩展、结构紧凑和带内隔离度高的特点。其次,以对称的π型带阻声表面波滤波器结构为核心,提出了带宽可调带阻-零点可调带通滤波器和陷波频率恒定的双频带宽连续可调带阻滤波器。在两种对称的π型固定响应陷波结构中引入可变元件,采用奇偶模分析法说明了可变元件值对零、极点位置产生的影响,发现通过改变零、极点的分布可以实现传输响应切换和带宽连续可调的目的。实测结果表明两款滤波器均具有结构紧凑,带宽调节比宽,调节方式快速便捷的特点。最后,提出了基于可变电容或电感加载声表面波谐振器的单、多频带宽可调带通滤波器。在谐振器串联电感带通结构中引入类调谐谐振、反谐振频率的概念,即同时加载并联和串联可变电容,通过分析可变电容对传输零、极点的影响,设计了单、双频带宽可调带通滤波器。然后,为了实现带宽的独立可调,提出了一个新型的串、并联电感横向拓扑,该结构通过电感值的调谐改变传输零、极点的位置,不仅可以实现带宽可调的功能,还可以实现传输响应的切换。设计了带宽可调带通-带阻滤波器和双频带宽独立可调带通滤波器。对两款滤波器进行了仿真和测试,其中带宽可调带通-带阻滤波器带通、带阻状态下带宽调节比分别为2.63和3.09;带宽独立可调滤波器分别实现了带宽的同步与独立调谐,证明了设计的可行性和实用性。
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