一种边带陡峭微波介质滤波器的设计、制作与应用

摘要

近几年随着无线通信技术的迅猛发展，射频/微波电路越来越得到重视和发展。而微波带通滤波器是无线通信系统的射频前端最重要的无源器件之一，因此带通微波带通滤波器件的电性能指标的好坏、滤波器的可靠性对无线通信系统的整体性能有着重要影响。本文以某公司的“TD-SCDMA基站用带通滤波器”项目需求为研发对象，根据项目整体需求而提出的具体指标，采用仿真设计技术并利用相关理论指导制作了两款滤波器。
　　 本项目以滤波器设计基本理论为指导，采用不对称广义切比雪夫滤波器原型，同时借鉴传输零点理论基础，设计出一种双传输零点的微波带通滤波器。该滤波器带外采用两个可控传输零点，从而实现了即保证带内平坦度及插入损耗较小的情况下实现了边带陡峭的特点。零点的产生是由非相邻谐振器间的交叉耦合以及并联LC谐振电路来形成能能量阻隔。
　　 TD-SCDMA基站用带通滤波器采用介电常数为21的微波介质材料（钛酸镁系）。两种带通滤波器的体积均为3.8mm×12mm×8.2mm，中心频率分别为2017.5MHz、1900MHz，对应分别命名为2017S3，1900S4。
　　 2017S3滤波器的指标:
　　 插入损耗:≤3.5dB;带宽:±7.5MHz;驻波比:≤1.5(13.98dB);带内波动:≤0.5dB;阻带衰耗:≥11dB(@1995MHz);≥30dB(@1980MHz);≥11dB(@2040MHz)≥32dB(@2067MHz)
　　 1900S4滤波器的指标:
　　 插入损耗:≤3.0dB;带宽:±20MHz;驻波比:≤1.7(11.7dB);带内波动:≤0.5dB;阻带衰耗:≥11dB(@1935MHz);≥30dB(@1955MHz);≥11dB(@1865MHz)≥25dB(@1848MHz)
　　 从以上指标可以看出，2017S3这款滤波器的边带陡峭难度较大，在1980MHz处的阻带衰耗达到30dB，其陡峭度为阻带偏离通带边缘的1.48％(30MHz/2017MHz)，在已知的微波介质滤波器中是比较陡峭的。滤波器的样品制作完成，而且中批试产也完成，中试与样品的测试均满足项目技术指标要求，并得到客户承认，目前已开始批量供货。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和现状

1．2 本文的主要结构如下

2 滤波器基本理论

2．1 引言

．2．2 滤波器的分类和技术指标

2．3 广义切比雪夫滤波器理论

3 分布滤波器基本理论

3．1 引言

3．2 交叉耦合理论

4 双传输零点理论设计

4．1 双传输零点的理论设计

5 2017S3滤波器仿真设计

5．1 2017S3技术指标

5．2 总体考虑

5．3 2017S3滤波器材料选择

5．4 2017S3滤波器的原理图设计

5．5 2017S3滤波器的耦合结构的选择

5．5．1 公司现有带通滤波器产品常用结构及耦合特性

5．5．2 公司常用介质滤波器端面耦合方式

5．6 2017S3滤波器的HFSS10仿真

5．6．1 2017S3滤波器的模型建立

5．6．2 22017S3滤波器在HFSS10中的材料设置

5．6．3 2017S3滤波器在HFSS10中边界条件的设置

5．6．4 2017S3滤波器在HFSS10优化仿真设计

6 2017S3滤波器样品试制与确认

6．1 2017S3的模具设计与制作

6．2 2017S3样品试生产控制计划编写

6．3 2017S3样品实现

6．4 2017S3样品确认

7 1900S4滤波器样品设计与制作

7．1 1900S4 HFSS10仿真软件设计

7．2 1900S样品实现

结束语

致谢

参考文献