宽频带低损耗的五模腔体滤波器

Tom Chen

随着物联网、车联网技术的迅猛发展，新的应用场景对移动通信和卫星通信系统的通信容量提出了更为严苛的要求。同时，大规模多输入多输出(multi-input multi-output, MIMO)技术的推广应用使得信道干扰和邻带串扰成为影响通信质量的关键因素之一。因此，宽频带、低损耗和高频率选择性的滤波电路对高性能通信系统的发展至关重要。

传统设计中，可通过将多个谐振器级联的方式来增加滤波器的阶数和通带选择性，但这种方式导致电路结构冗余和体积庞大。近些年，学者提出采用多模谐振器替代单模谐振器的级联，实现宽频特性的同时减小器件体积。在多模谐振器中，介质谐振器与腔体谐振器等立体谐振腔因高品质因数、高功率容量而受到广泛关注，适用于低损耗、高选择性的宽带滤波器设计。其中介质谐振器因高介电常数更适用于集成化电路。多模的腔体谐振器更适用于超宽带滤波器的设计。近些年学者通过使用垂直的同轴探针和偏离中心位置的微扰金属柱，实现矩形腔体内三个模式乃至四个模式的同步激励，实现了45%的宽带滤波器。但这些电路工作频段集中于5 GHz以下的低频段，毫米波乃至太赫兹频段的宽频滤波器设计值得进一步探索。同时五模或更多模的腔体谐振器，有望在更高频段实现宽带、低损耗的滤波特性。

此外，通带选择性的提升可通过滤波器多阶级联以及引入传输零点来实现。高阶滤波响应主要通过多腔级联或者多模谐振腔来完成。传输零点的引入可以通过增加耦合传输路径来实现，例如增加自耦合、交叉耦合、源负载耦合等方式来产生180°相位差，使得幅值相消而引入传输零点。三模的腔体滤波器利用谐振器之间的交叉耦合来引入传输零点。因此，探索更多模的腔体滤波器有望通过增加传输路径来提升通带选择性。

在此转载一篇发表于《电波科学学报》的文章《宽频带低损耗的五模腔体滤波器》，作者方欣等。本文提出了一种基于五模腔体谐振器的宽带低损耗滤波器。通过调整腔体的大小、探针的长度以及腔内金属柱的大小及位置，可在腔体内同步激励出五种模式，并且模式的谐振频率与带外零点具有一定的独立调控特性。通过测试验证了在中心频率11.2 GHz处，3 dB的相对带宽值为36%，平均插入损耗为0.25 dB。此外，在上、下阻带中引入了传输零点实现高通带选择性。基于这些优点，所提出的设计在卫星和雷达等高性能通信系统中具有重要意义。内容源自网络，以供学习交流。

文章转自射频攻城狮公众号

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