[发明专利]一种双通带滤波器的设计方法及双通带滤波器

说明书

本发明涉及一种双通带滤波器的设计方法及双通带滤波器，所述双通带滤波器包括多个多模谐振器、多个辅助耦合块和馈线，馈线包括馈线第一分支和馈线第二分支；设计方法包括：通过调节多模谐振器的尺寸参数，将双通带滤波器的工作频率调节至预设的工作频率；通过调节辅助耦合块的形式来改变多模谐振器的耦合路径的耦合强度；根据第一通带的外部耦合强度需求和第二通带的外部耦合强度需求设计馈线第一分支和馈线第二分支。本发明可以实现带宽比极大的双通带滤波器，滤波器的两个通带频率和带宽可以自由定制，而且寄生模式远离两工作通带，该方法操作简单，自由度大，可以实现具有大带宽比的双通带滤波器，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其涉及滤波器技术领域，具体是指一种大带宽比的双通带滤波器设计方法，特别适用于带宽比极大的双通带滤波器的设计。

背景技术

在民用通信领域，无线通信技术的快速发展，对具有多功能射频接收前端提出了更高的要求。支持多频点通信、能够精确选出系统所需多频段信号的双通带/多通带滤波器成了关键器件，在多制式移动通信方面有着广泛的应用前景。在军事上，复杂电磁环境下的高技术战争已经屡见不鲜。隐身与反隐身、干扰与反干扰、压制与反压制都对我们的专用通信系统提出了越来越高的要求。专用无线通信系统在设计时必须考虑到日趋复杂的电磁环境，尽力避免民用电磁信号的干扰。高性能多通带滤波器，有助于通过跳频通信的方式增强通信系统的战场生存能力。

尽管民用通信和军用通信都对高性能多通带滤波器有着极其迫切的需求，然而，高性能的多通带滤波器依然匮乏。这是因为，与单通带滤波器类似，常规多通带滤波器要么是体积和重量过大，要么是带内插损过高，都难于满足通信系统严苛的要求。因此，用高温超导薄膜制成的多通带滤波器就有着极为广阔的应用前景。

如何巧妙地设计电路结构，使得多个通带能够同时满足严苛的性能指标，就成了多通带滤波器的设计难点。近年来，常用的多通带滤波器主要有以下几种方案：

(1)子滤波器的并联法。首先设计好每一个独立的单通带滤波器，再将它们的输入输出端进行连接，便构成了多通带滤波器，其缺点是尺寸往往过大，不利于器件小型化与集成化。

(2)将带阻滤波器级联或嵌入带通滤波器即可实现多通带滤波器。简单来说，就是利用带阻滤波器在一个较宽的通带内滤去某些特定的频段，进而使之前的一个通带变成多个通带，形成多通带响应。这种方法一般只适用于两个通带相距较近的情形。

(3)多模谐振器方案。目前用的比较多的两种多模谐振器为阶跃阻抗型谐振器(SIR)及枝节加载型谐振器(SLR)。多模谐振器方案可以明显地减小电路尺寸，这一点对于超导滤波器来说尤为重要。但是现有设计方法自由度小，阶数低，滤波性能不理想。因为多个通带的外部耦合以及谐振器之间的耦合只能用同一套物理参数来进行调节，因此降低了滤波器设计的自由度。多个通带之间彼此关联、互相影响，使得设计者很难找到一组物理参数，使得各个通带的滤波响应都达到最佳。对于两个通带的带宽相差较大的双通带滤波器，设计更是面临极大困难：

(1)谐振器是构成滤波器的基本单元，滤波器的通带宽度决定了谐振器之间的所需的耦合强度，从而决定了谐振器之间的耦合距离。若两个通带的带宽相差较大，意味着同一对谐振器要在两个不同的频率处实现差异极大的耦合强度，因而需要在耦合距离外增加可调参数；

(2)带宽相关较大还意味着馈线需要在两个不同的频率处实现差异较大的外部耦合。

发明内容

本发明针对带宽比极大的双通带滤波器的需求和难点，提供了一种通过调节多模谐振器的主体和加载部分的尺寸、辅助耦合块的尺寸实现两通带所需频率和内部耦合，通过相位匹配型分支馈线实现外部耦合，从而能够实现大带宽比的双通带滤波器的方法。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：