新型混合式四模式微带通滤波器，使用两个带柄的竖向加载谐振器

本文提出了一种新型的混合四模微带带通滤波器（BPF）。 该滤波器是通过将两个存根加载的双模谐振器关联在一起来实现的。 并联设置两个类似的存根负载双模谐振器。 通过适当地布置两个双模谐振器以及谐振器之间的耦合与微带馈线，实现了新的混合四模式BPF。 引入了偶模和奇模理论来精细分析双模谐振器。 此外，建立了滤波器的电路模型和耦合矩阵，以进一步解释所提出的电路。 拟议的BPF进行了模拟，制造和测量。 在滤波器的过渡带中实现了两个透射零，从而改善了滤波器的性能。 给出了EM仿真和测量结果，并获得了良好的一致性，验证了设计理念。 ### 新型混合式四模式微带通滤波器的关键知识点 #### 一、研究背景与设计原理 **新型混合四模微带带通滤波器(BPF)**：本研究提出了一种创新性的混合四模微带带通滤波器设计方法。通过结合两个带有短路端口的双模谐振器并进行恰当的耦合和布局，实现了高性能的滤波器。 - **双模谐振器**：每个谐振器都能够支持两种不同的谐振模式，即奇模和偶模。这些模式的存在有助于滤波器实现更复杂的功能特性。 - **并联配置**：两个双模谐振器采用并联的方式连接，这不仅简化了滤波器的设计，还能够实现更紧凑的结构。 - **耦合与微带馈线**：通过对谐振器之间及与微带馈线之间的耦合进行精确控制，可以优化滤波器的性能。 #### 二、理论分析 **偶模和奇模理论**：为了深入理解双模谐振器的行为，引入了偶模和奇模理论来进行细致的分析。这两种模式分别对应于电场和磁场对称分布的情况，它们对于理解和设计滤波器至关重要。 - **偶模**：在此模式下，电场在两个谐振器之间对称分布，而磁场则反相。 - **奇模**：奇模指的是电场反相而磁场对称的情况。 通过这两种模式的组合，可以设计出具有特定传输特性的滤波器。 #### 三、电路模型与耦合矩阵 **电路模型建立**：为了解释所提出的滤波器的工作原理，研究人员建立了一个电路模型。这个模型包含了谐振器的各种电气参数，如电容、电感等，使得滤波器的设计更为直观和可控。 - **耦合矩阵**：进一步地，基于电路模型，研究人员构建了耦合矩阵。耦合矩阵描述了各个谐振器之间以及它们与外部馈线之间的相互作用关系，这对于优化滤波器的性能至关重要。 #### 四、模拟、制造与测量 **模拟结果**：通过电磁仿真软件对滤波器进行了详细的模拟分析。模拟结果表明，新设计的滤波器能够在过渡带内实现两个传输零点，这极大地提高了滤波器的选择性和性能。 - **制造与测试**：滤波器的物理样品被制造出来，并进行了实际测试。测试结果与仿真结果高度一致，验证了设计的有效性。 **性能改进**：通过优化短路端口的长度和位置，与之前的文献相比，新设计的滤波器能够实现更高的性能，例如降低了插入损耗和改善了传输特性。 #### 五、结论与应用前景 **宽带LH矩形波导**：本研究提出了一种工作在截止频率以上的宽带LH矩形波导。这种波导由一个没有介质材料的短路端口和两个扭曲的E平面柱构成。通过交叉连接这些柱子，可以在表面电流中形成双环路，从而增强了短路端口的电感。 - **增强电感**：短路端口的增强电感导致共振频率下降，使得结构尺寸得以缩小。 - **传输特性**：与之前报道的LH波导相比，新结构具有更好的传输特性，特别是在波导的截止频率以上操作时，由于不存在介质损耗，其性能更加优越。 **应用领域**： - **泄漏波天线**：支持后向辐射的泄漏波天线。 - **后向波振荡器**：用于产生射频源的后向波振荡器。 这项研究为设计高性能、紧凑型微带带通滤波器提供了一种新颖的方法，不仅在理论上进行了详尽的分析，在实验上也得到了验证，为未来的微波和毫米波应用奠定了坚实的基础。