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        一種介質波導雙模濾波器設計方法

        2018-04-12 來源:濾波器設計 作者:Jack2008 字號:

        前言:本文旨在介紹一種簡單的介質波導雙模濾波器設計方法,用以指導濾波器工程師設計基站介質波導濾波器。

        一、簡介

        隨著通信系統設備小型,輕量化,高性能的發展,對前端頻率選擇性器件也提出了更高要求。伴隨5G通信系統標準的逐步確定,高性能,小體積,輕量化的介質波導濾波器時最佳選擇。

        本文介紹了一種介質波導雙模濾波器的設計方法,供經驗不多的濾波器設計工程師學習,高手跳過。

        二、介質波導濾波器介紹

        本文講解的介質波導濾波器,基于TE模的介質波導雙模濾波器Q值高,損耗小,功率容量大等優點。因此,在設計此類雙模濾波器時,以往的多端口計算設計方法是否可以沿用,是本文討論的重點。

        下圖為單諧振器中的四個模式:

        通過以上電場分布圖可以觀察到,單腔雙模,單腔三??梢宰杂蛇x擇。在高次模出現的頻率點上,通過選擇介電常數,與控制諧振腔尺寸,對高次模進行優化。盡量拉遠高次模出現的頻率,減小對通帶的影響。

        三、設計過程

        3.1 多模濾波器的設計,通帶電性能的評估,和單模的評估是一樣的,只是在Q值的評估中,多模的Q值是要高于單模的,這個可以根據本征模的仿真中觀察到。下圖為一個雙腔4模濾波器的原理評估仿真結果:

        3.2 耦合帶寬以及輸入輸出QL

        3.3 HFSS中計算輸入輸出耦合

        在HFSS中計算輸入輸出耦合,可以用對位延時大小來初步確定輸入輸出耦合強弱。模擬中連接器探針的插入方向,需要順著某一個模式的電場方向。如下圖所示:

        在確定輸入輸出耦合時,因第二模式或者第三模式的影響,需要分離其他模式。此處因存在1,2模式之間的耦合,所以延時波形為雙峰??梢圆扇☆l率分離的方法,減小第二模式對第一模式的影響。

        3.4 耦合帶寬與頻率的計算

        此處選擇多端口提取方法,在HFSS中提取諧振頻率,耦合帶寬儲值

        此處仿真時,需要特別注意端口的簡歷方式,需要順著電場的方向。在計算耦合帶寬時,能同時觀察到濾波器通帶諧波出現的頻率點,通過合理選擇耦合窗口的大小,開口方向,盡量降低高次模諧波幅度。

        3.5 濾波器通帶計算與優化

        對高階多模濾波器的優化計算,通常采用兩端口S參數提取方法,也有用空間映射,遺傳算法等。因此,合理的選擇優化方法可以加快設計速度,節約時間,縮短濾波器開發周期。

        總結:以上簡單介紹了一種多模介質波導濾波器的設計過程,在5G通信系統中具有體積小,重量輕,性能優等優勢,相信在5G通信中的應用會更加廣泛。關于介質波導濾波器的設計,歡迎各位交流。

        主題閱讀:濾波器
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