看MMR如何帮助UWB带通滤波器优化性能

在3.1至10.6GHz超宽带（UWB）频率范围内的应用需要分数频率带宽较大的带通滤波器。美国联邦通信委员会（FCC）取消了中心频率为6.85GHz、分数带宽（FBW）约为110%的UWB应用，从而为低功耗的商业UWB应用打开了3.1到10.6GHz的大门。 在超宽带（UWB）通信领域，带通滤波器是至关重要的组件，它们负责选择性地允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他不必要的频率。由于UWB信号的宽频率范围（通常在3.1至10.6GHz之间），需要设计具有大分数频率带宽的带通滤波器。美国联邦通信委员会（FCC）的政策变动，取消了6.85GHz为中心频率、FBW约为110%的限制，为低功耗商业UWB应用开辟了新的空间。 多模谐振器（MMR）技术在优化UWB带通滤波器性能方面发挥了重要作用。MMR利用矩形槽实现精确的频率调谐，以创建具有所需带宽和性能的滤波器。在一项研究中，采用背孔式微带线MMR设计的UWB滤波器，展示出低插入损耗和良好的反射损耗性能。通过改进的MMR技术，可以进一步提升滤波器的性能，比如增加带内反射损耗至10dB，降低插入损耗至2dB，并实现超宽的上截止频率。 改进的MMR UWB带通滤波器设计利用前三个谐振模来控制整个通带内的低反射损耗。通过重新分配这些谐振模的位置，靠近UWB通带的低端、中心和高端，可以更精细地调整滤波器响应。同时，通过增强输入/输出平行耦合的孤立区的耦合程度，可以显著提升通带性能。计算机辅助工程（CAE）仿真和实物原型测试证实了这一设计的优越性，包括插入损耗、反射损耗和群时延等参数。 建议的UWB滤波器设计采用不均匀MMR，配合两侧的耦合线，背孔在地线层上增强耦合，同时也调整了MMR内部的阻抗比，以调控UWB通带内的频散特性。图1展示了这种新型MMR微带带通滤波器的拓扑结构和关键参数，采用平行耦合的双线结构，增强了耦合度和通带宽度。 MMR中的凹槽成为优化滤波器性能的关键元素。通过调整凹槽的长度（L）、宽度（W）和位置（d），可以在UWB频率范围内重新分布前三个谐振频率，从而改善滤波器的性能。图2对比了有无凹槽时的频散变化，而图3展示了通过改变L、W和d如何影响S21幅度，揭示了W参数在调整谐振频率中的主导作用。 通过对这些参数的微调，可以设计出具有优异性能的UWB带通滤波器。最终设计完成后，使用HFSS 11.0这样的商业软件进行仿真和优化，然后制作物理原型进行实际测试，以验证设计的有效性。 MMR技术在优化UWB带通滤波器的性能方面起着关键作用，通过精确的几何参数控制和凹槽设计，可以实现更高效、更宽频带的滤波效果，满足不断增长的UWB应用需求。这种技术不仅适用于本文描述的滤波器，还可能被应用于其他滤波器设计，推动整个UWB通信系统的进步。