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基于电耦合环形谐振器的滤波器研究，硕士学位论文，共55页。
摘 要
本文的主要内容是对多功能的基于电耦合谐振器带通滤波器的研究,在对环形谐振器的分析基础上,利用电耦合开环谐振器设计了不同功能的带通滤波器,包括微带巴伦滤波器以及差分滤波器。
文章首先对环形谐振器进行了理论分析及其在微带滤波器中的应用说明,从最简单的耦合 环谐振器滤波器出发,利用传输矩阵,分析了 0°馈电结构和非0°馈电结构。紧接着利用前面不同馈电方式的分析设计了一个三端口的巴伦滤波器,该巴伦滤波器仅仅使用了两个开环谐振器,它们之间的耦合方式为电耦合,所设计的巴伦滤波器结构简单、容易制造,同时它的输出端口幅度和相位有很好的平衡性能。在此结构上进行优化改进,设计了一个电容加载的巴伦滤波器,0度馈电结构和耦合端加载的电容产生了两个传输零点,使得滤波器的性能得到了很大的提升。结合以上理论分析与实物验证,设计了一个四阶的巴伦滤波器,相比前面两种二阶巴伦滤波器,该滤波器不仅具有更加紧凑的结构、更小的体积,还同时具有出众的谐波抑制特性及良好的巴伦差分性能。上述巴伦滤波器均适用于蓝牙及一些其它通信系统。
本文基于电容耦合谐振器设计了一个差分滤波器,该差分滤波器具有良好的差模滤波响应和较宽的共模抑制范围。为了提高共模抑制,分别采取了缺陷地结构(DefectedGround Structure, DGS)和加载T型谐振器的方法。理论的分析、仿真及测试结果均验证了设计的合理性。
关键词: 环谐振器,平衡,巴伦滤波器,差分滤波器,共模抑制。

1绪论
1.1选题背景及应用
为了测量微带线的相速和色散特性,Troughton教授在1969年首先提出了微带环形谐振器[1]。在早期,环形谐振器的应用大多集中于微带线不连续特性的测量。随着复杂场分析的发展,环形谐振器逐渐有了精确的模型和预测。渐渐地,环形谐振器在滤波器、振荡器、混频器、稱合器等微波电路中得到广泛应用。
环形谐振器具有非常简单的电路结构,该结构周长仅仅在整数倍波导波长时发生谐振I2】。通过 缝、增加枝节、级联两个或更多环、加载固态器件等等可以得到性能更好的电路,这些电路也都有着各自的应用。
微波带通滤波器是射频微波系统中最重要的元件之一,它通过在滤波器通带内提供信号传输并且在阻带内提供信号衰减的特性,用来控制微波系统中某处的频率响应,使该频率附近的信号通过,频率外的信号被抑制。随着微波通信的发展,需要更多高性能、轻便、低耗的微波滤波器。
在大多数通信系统中,为了降低噪声同时提高系统的动态范围,平衡器件必不可缺。在微波泡频器、倍频器、滤波器放大器和天线中广泛用到了平衡——非平衡转换器,就是巴伦(balanced to unbalanced transformer,Balun)。在射频微波系统中,当需要平衡激励时,巴伦变换器将不平衡信号转换为平衡信号,即两个幅度相等、相位相差180度的信号组合。巴伦的这种实现不平衡到平衡的转换以及其阻抗变化作用,使得它在微波系统中得到了广泛的应用。在一些无线应用尤其是WLAN和蓝牙系统中,巴伦通常用来连接带通滤波器(Bandpass Filter, BPF)和低噪放(Low Noise Amplifier,LNA)等平衡器件。因此,将带通滤波器和巴伦集成,能够减少电路在系统中占 体积,从而节约成本。
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