具有电容性交叉耦合的同轴滤波器的传输零点分析

本文研究的是如何在同轴滤波器中通过电容性交叉耦合的方式产生传输零点，以减小体积和提高阻带衰减。滤波器的设计基于耦合矩阵，并利用已知的传输零点。文章提出了一种新的设计方法，通过将金属线插入非相邻同轴谐振器的内孔中，实现了传输零点。金属线外部包裹塑料，与同轴谐振器的内导体形成了交叉耦合电容。通过分析等效电路的散射参数，我们得到了滤波器的传输零点。该方法不同于已发表的其他方法，传输零点可以直接计算得到，而非预先设定。 文章首先介绍微波滤波器是无线通信系统前端的关键组件，随着无线通信的快速发展，频谱变得越来越拥挤，对于滤波器的性能要求，特别是阻带衰减的要求也越来越高。为了满足这些要求，研究者们提出了使用电容性交叉耦合的方式来优化同轴滤波器设计。 在设计中，首先根据已知的传输零点来设计耦合矩阵结构，以减小滤波器体积并提升阻带衰减。然后，文章详细描述了通过在非相邻的同轴谐振器内部插入金属线来创建交叉耦合电容，并通过这种方式产生所需的传输零点。这些金属线被塑料包裹，与谐振器内导体之间形成了交叉耦合。通过分析等效电路的散射参数，可以精确得到滤波器的传输零点，而无需预先设定。 文章特别强调，与其他设计方法不同，这里的传输零点可以直接计算得到。研究结果表明，传输零点的位置受相邻谐振器之间耦合程度和交叉耦合位置的影响。研究者们设计并制造了一个三阶滤波器，在其较低的阻带中有传输零点，以及一个在两个阻带中都有传输零点的四阶滤波器。通过计算机仿真验证了该设计方法的有效性，测量结果与仿真结果和计算值极为接近。 微波滤波器在无线通信系统中扮演着至关重要的角色，随着无线通信技术的演进，其对频谱资源的占用日益增加，因此对滤波器性能尤其是阻带衰减的要求越来越严格。对于设计者而言，能够精确控制和优化阻带衰减与通带性能是设计微波滤波器的关键挑战之一。在此背景下，通过分析和利用传输零点为设计手段，成为提升滤波器性能的可行途径。 传输零点是指滤波器传递函数中的零值点，它们在阻带中可以增强阻带的衰减特性，提供更陡峭的滚降特性，从而提高滤波器的性能。在同轴滤波器设计中，通过精确地引入特定的耦合结构，可以在特定频率位置产生传输零点，从而实现对阻带衰减的精细控制。本研究提出的方法提供了一种新的产生和分析传输零点的方式，通过使用电容性交叉耦合来实现对同轴滤波器性能的提升。