新型超宽带带通滤波器

本课题来源于河南省科技攻关项目和河南省教育厅基础研究计划项目。

近年来，随着无线通信技术和多种通信系统的快速发展，无线频谱资源越来越紧缺。人们在提高现有频谱利用率的同时，更渴望能够开发出新的、更宽的频带。

为了解决这一瓶颈问题，2002年美国联邦通信委员会（FCC）通过了超宽带（UWB，Ultra-wideband）技术的商用许可（3.1GHz～10.6GHz），UWB技术开始受到广泛的关注和深入研究。

为了适应超宽带技术的发展，作为射频前端的核心器件之一，超宽带带通滤波器的研究已经成为无数学者关注的热点和重点。

超宽带带通滤波器在整个超宽带无线通信系统中起着重要的作用，它性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。

传统的交指耦合微带带通滤波器采用的是3指耦合，调整交指的长度和耦合距离能够保证3.1GHz～10.6GHz频段内良好的通带特性。但是由于在整个UWB频段范围内已经存在各种窄带无线通信信号，像无线局域网系统，它存在的频段是5.7GHz～5.8GHz，这些信号会严重干扰UWB系统。为了保证系统的正常工作，迫切需要具有陷波特性的UWB带通滤波器。在3指耦合的基础上改进的5指交指耦合微带带通滤波器可以满足这样的要求，但这样的滤波器阻带较窄，不能有效抑制高次谐波。而且随着移动通信技术的迅速发展，多种通信系统并存，不同的信号会在UWB系统中产生大量谐波从而影响UWB系统的灵敏度。所以设计一种具有陷波特性基础上又可以抑制高次谐波的UWB带通滤波器是很有必要的。

本项目主要是调研国内外的超宽带带通滤波器的应用背景和有关资料，针对超宽带带通滤波器的现状和发展趋势，以陷波及宽的高阻带为目的，将前人研究中采用的改进五指交指耦合结构和开槽的锥形谐振结构结合起来，完成了新型的超宽带带通滤波器的设计。

主要任务如下： 1. 交指耦合结构的选取。超宽带带通滤波器的设计方法很多，如微带多模谐振器法、混合微带/共面波导法、滤波器级联法等。其中多模谐振器有多种形式：阶跃阻抗谐振器、交指耦合谐振器以及开路半波长枝节加载谐振器等。本项目选取改进的5指交指耦合谐振器的结构能够很好地实现超宽带频段内的带通特性，同时又能在所需频段加入陷波的特性，整体结构简单、易于实现。

2. 带通滤波器宽阻带的设计。在满足带通滤波器带内特性及其陷波频段抑制电平要求的同时，拓宽高频阻带的宽度，达到抑制其他无线信号干扰的目的，实现真正意义上的超宽带带通滤波器。

该滤波器主要技术指标如下： - 工作频率：3.1GHz～10.7GHz; - 插入损耗：≤3dB; - 陷波频段：5.7～5.8GHz; - 抑制电平：≥40dB; - 输入阻抗：50欧姆; - 体积：40mm×40.3mm×1mm。

本课题来源于河南省科技攻关项目和河南省教育厅基础研究计划项目。

近年来，随着无线通信技术和多种通信系统的快速发展，无线频谱资源越来越紧缺，人们在提高现有频谱利用率的同时，更渴望能够开发出新的，更宽的频带。

为了解决这一瓶颈问题，2002年美国联邦通信委员会（FCC）通过了超宽带（UWB，Ultra-wideband）技术的商用许可（3.1GHz～10.6GHz），UWB技术开始受到广泛的关注和深入的研究。

为了适应超宽带技术的发展，作为射频前端的核心器件之一，超宽带带通滤波器的研究已经成为无数学者关注的热点和重点。

超宽带带通滤波器在整个超宽带无线通信系统中起着重要的作用，它性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。

传统的交指耦合微带带通滤波器采用的是3指耦合，调整交指的长度和耦合距离能够保证3.1GHz～10.6GHz频段内良好的通带特性，但是由于在整个UWB频段范围内已经存在各种窄带无线通信信号，像无线局域网系统，它存在的频段是5.7GHz～5.8GHz，这些信号会严重干扰UWB系统，为了保证系统的正常工作，迫切需要具有陷波特性的UWB带通滤波器。

在3指耦合的基础上改进的5指交指耦合微带带通滤波器可以满足这样的要求，但这样的滤波器阻带较窄，不能有效抑制高次谐波而且随着移动通信技术的迅速发展，多种通信系统并存，不同的信号会在UWB系统中产生大量谐波从而影响UWB系统的灵敏度，所以设计一种具有陷波特性基础上又可以抑制高次谐波的UWB带通滤波器是很有必要的。

本项目主要是调研国内外的超宽带带通滤波器的应用背景和有关资料，针对超宽带带通滤波器的现状和发展趋势，以陷波及宽的高阻带为目的，将前人研究中采用的改进五指交指耦合结构和开槽的锥形谐振结构结合起来，完成了新型的超宽带带通滤波器的设计。

主要任务如下：

1.交指耦合结构的选取。超宽带带通滤波器的设计方法很多，如微带多模谐振器法，混合微带/共面波导法，滤波器级联法等。其中多模谐振器有多种形式：阶跃阻抗谐振器、交指耦合谐振器以及开路半波长枝节加载谐振器等。本项目选取改进的5指交指耦合谐振器的结构能够实现很好实现超宽带频段内的带通特性，同时又能在所需频段加入陷波的特性，整体结构简单、易于实现。

2.带通滤波器宽阻带的设计。

在满足带通滤波器带内特性及其陷波频段抑制电平要求的同时，拓宽高频阻带的宽度，达到抑制其他无线信号干扰的目的，实现真正意义上的超宽带带通滤波器。

该滤波器主要技术指标如下：

工作频率：3.1GHz～10.7GHz;

插入损耗：≤3dB;

陷波频段：5.7～5.8GHZ;

抑制电平：≥40dB;

输入阻抗：50欧姆;

体积：40mm×40.3mm×1mm。