广义切比雪夫滤波器的电路仿真模型.ppt

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1、广义切比雪夫滤波器的电路仿真模型,物理电子学院：贾宝富博士,广义切比雪夫滤波器的优势,能通过引入传输零点而不用增加滤波器阶数来提高通道的选择性。通过特定的交叉耦合，广义切比雪夫滤波器可以产生复数传输零点，以改善通带内的群时延特性。传输零点位置可以任意指定，增加了设计的灵活性。,什么是腔体滤波器的拓扑结构,拓扑结构实质上反映了腔体滤波器腔体之间的组合状态。拓扑结构的表示方式：用实心的园点代表滤波器的腔体。用空心园点代表源和负载。用连线表示它们之间耦合。,腔体滤波器拓扑结构的发展,早期的拓扑结构比较简单，不存在非相邻腔体的耦合。滤波器的零点一般都在无穷远处。通过引入非相邻腔体的耦合（交叉耦合），提

2、高了滤波器通带内的群时延特性和通带外的隔离度。有N-2个零点。通过引入源与负载的直接耦合进一步提高了交叉耦合滤波器的性能。有N个零点。拓扑结构从普通的折叠形、异形、轮形、CT和CQ形拓扑结构进一步发展到箱形拓扑结构。由于这类滤波器的传输零点位置可以任意指定，增加了设计的灵活性。出现了各种不同特性的滤波器。例如，出现了双通带（阻带）或多通带（阻带）的滤波器的设计。,广义切比雪夫滤波器的等效电路,图一、A.E.Atia的 n 腔耦合滤波器等效电路模型 严格地讲这个等效电路模型更多地是表现腔耦合滤波器的物理概念。在电路的表现形式上并不严谨。,正交耦合滤波器的串联型等效电路模型,正交耦合滤波器,一个谐

3、振腔既可以用串联谐振回路表示也可以用并联谐振回路表示。当我们使用串联谐振回路表示谐振腔时，腔之间的耦合用K变换器表示。当我们使用并联谐振回路表示谐振腔时，腔之间的耦合用J变换器表示。我们先考虑一个不包括源和负载耦合三腔正交耦合滤波器。,3腔正交耦合滤波器的电路模型,图二、3腔正交耦合滤波器的电路模型,3腔正交耦合滤波器的电路模型,K变换器的等效电路,根据电路理论，阻抗变换器可以用一个具有电抗特性的T形网络表示。T型网络电抗元件的电抗值就是它们的变比。如果是磁耦合，K变换器的等效电路为图中的（a）。如果是电耦合，K变换器的等效电路为图中的（b）。,图三、K变换器的等效电路,3腔正交耦合滤波器的等

4、效电路模型,图四、3腔正交耦合滤波器的串联谐振回路等效电路模型,3腔正交耦合滤波器的电路方程,矩阵形式的电路方程,或，,上述方程可以写成如下的矩阵形式：,其中，,是,的阻抗矩阵。,阻抗矩阵,归一化阻抗矩阵,归一化阻抗矩阵可以写成下面的形式，,n腔正交耦合滤波器矩阵方程的一般形式,滤波网络对端口归一化,图六、三腔正交耦合滤波器归一化等效电路模型,源与负载直接耦合时的归一化耦合系数的关系,腔体之间的耦合腔体与源或负载之间的耦合源与负载之间的耦合,源与负载直接耦合的变形低通滤波器,K变换器设计公式,其中，Rs是信号源的内阻；La,1是第一个串联电感值；La,k是第k个串联电感值；RL是变换后负载的阻

5、值。是归一化耦合系数,对相对工作带宽bfw去归一化,去归一化原理：如果，我们需要把在角频率呈现的阻抗移动到角频率*bfw，则电感值需要改变为L/bfw。电感L在角频率的阻抗为jL；电感Lx在角频率*bfw的阻抗为j(*bfw)Lx；如果，令jL=j(*bfw)Lx，可以解出，x=1/bfw,在K变换器计算公式中，令：,归一化阻抗矩阵的一般形式,正交耦合滤波器电路方程的一般形式,N腔正交耦合滤波器 的归一化耦合矩阵,正交耦合滤波器的并联型等效电路模型,正交耦合滤波器的并联型等效电路模型,正交耦合滤波器的并联型等效电路模型,图七、三腔正交耦合滤波器的并联谐振回路电路模型,导纳变换器J,图八、导纳变

6、换器及其等效电路,三腔正交耦合滤波器的并联谐振回路等效电路模型,图九、三腔正交耦合滤波器的并联谐振回路等效电路,电路方程,矩阵形式电路方程,或,N腔正交耦合滤波器,N腔正交耦合滤波器,端口归一化,图十、三腔正交耦合滤波器归一化等效电路模型,源和负载与腔体之间的耦合系数,源与负载直接耦合时的归一化耦合系数的关系,腔体之间的耦合腔体与源或负载之间的耦合源与负载之间的耦合,计算实例,计算实例-1,Smain Amari，“Adaptive Synthesis and Design of Resonator Filters With Source/Load-Multiresonator Couplin

7、g”，IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES,VOL.50,NO.8,AUGUST 2002，P 1696-1978,中心频率：26.453GHz;带宽：41MHz零点频率：f1=26.323GHz;f2=26.524GHz;f1=26.607GHz;,资料的仿真结果,Designer的仿真结果,例二、双通带滤波器的仿真结果,设计一个用于CDMA的滤波器，其工作的双通带分别为：825-835MHz、870-880MHz,则其中心频率=852MHz，带内衰减小于1.5dB，0.78 GHz以下及0.92GHz以上衰减大于40dB，端口反射系数小于-20dB。,仿真结果,谢谢！,