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移動(dòng)通信小型化濾波器如何實(shí)現論文
【導語(yǔ)】本文介紹了一種新型的用于移動(dòng)通信的小型化濾波器。所提出的濾波器表現出高的空載品質(zhì)因數和合理寬的偽操作窗口�；谶@個(gè)腔體，一種4腔雙模廣義切比雪夫濾波器被設計并制造成堆疊結構。測得的實(shí)驗結果與不對稱(chēng)傳輸零點(diǎn)證實(shí)了所提出的用于釋放蜂窩無(wú)線(xiàn)電基站的濾波器的有效性。
【關(guān)鍵詞】雙模濾波器；介質(zhì)諧振器；蜂窩無(wú)線(xiàn)電基站；帶通濾波器；小型化
引言
由于智能手機和平板電腦的快速發(fā)展，數據流量的需求正在迅速增長(cháng)。目前，開(kāi)發(fā)蜂窩基礎設施以支持由無(wú)線(xiàn)設備發(fā)起的快速數據業(yè)務(wù)洪流的努力非常艱巨。典型的蜂窩基站將它們的收發(fā)器放置在基礎桅桿中，在該基礎桅桿中它們通過(guò)長(cháng)同軸電纜連接到頂部桅桿處的天線(xiàn)，這使得信號很大一部分在長(cháng)的同軸電纜中被衰減。一種顯著(zhù)減少能量損耗的方法是將收發(fā)器放置在天線(xiàn)旁邊的頂部桅桿上。這可以通過(guò)小型化蜂窩基站組件來(lái)實(shí)現。此外，安裝新的蜂窩基站以及與現有基站共同使用它們的需求日益增加將進(jìn)一步限制濾波器①。近年來(lái)在小型化濾波器中的發(fā)展已經(jīng)顯示出蜂窩無(wú)線(xiàn)電基站和衛星應用的尺寸和重量顯著(zhù)減小的可能性。正如Fiedziuszko②報道的那樣，通過(guò)使用雙模介質(zhì)濾波器可以進(jìn)一步降低功耗。雙模式帶通濾波器與常規TEM或同軸線(xiàn)諧振器相比具有相當大的優(yōu)勢，這是多年來(lái)通常采用的解決方案，特別是在體積和質(zhì)量非常關(guān)鍵的情況下③。本文提出了一種適用于蜂窩基站應用的小型化濾波器。所提出的配置顯著(zhù)減小了尺寸，實(shí)現了高品質(zhì)因數和可接受的虛假窗口。所提出的雙模介質(zhì)濾波器由高介電常數圓形陶瓷圓盤(pán)組成，懸浮在圓柱形金屬外殼中并與側壁短路。實(shí)現了具有不對稱(chēng)響應的四腔濾波器，顯示了所提出方法的有效性。
1雙模陶瓷諧振腔結構和諧振
所設計的腔體的側視圖如圖1所示。提出的雙模介電負載腔體結構是基于TE11的圓形波導。它由高介電常數的圓形陶瓷圓盤(pán)組成，圓柱形金屬外殼中懸掛著(zhù)圓形陶瓷，波導腔在截止點(diǎn)以下，并且與側壁短路，使濾波器尺寸小型化，同時(shí)保持良好的電氣性能。從表I中可以看出，無(wú)負載諧振器展現1.87GHz的基本諧振頻率，Qu為4846，并且具有760MHz之間的基頻和第一高階模式。雙模式陶瓷諧振腔耦合：兩個(gè)正交TE11簡(jiǎn)并模式之間的耦合通過(guò)使用相對于極化軸45°的螺釘或通孔來(lái)實(shí)現。輸入/輸出同軸探針和腔內耦合螺釘位于與介質(zhì)諧振器近似的距離處，因為大部分電磁場(chǎng)被限制在介質(zhì)諧振器內，使用εr=45，切線(xiàn)損失0.00004的介質(zhì)材料。圖2所示中，使用同軸探頭進(jìn)行輸入/輸出耦合的耦合配置。通過(guò)調節輸入/輸出耦合探頭的尺寸和穿透深度以及通過(guò)螺釘或通孔進(jìn)行內腔耦合，可以控制耦合值。
2濾波器設計
圖4所示給出了四階雙模帶通濾波器在堆疊配置中的仿真響應。兩個(gè)腔之間的耦合通過(guò)使用金屬線(xiàn)進(jìn)行腔內耦合來(lái)實(shí)現，因為該場(chǎng)衰減的距離近似于圓盤(pán)的近似距離，如圖3所示。仿真響應在3dB處具有58MHz的帶寬，插入損耗小于0.2dB。此外，在圖4中觀(guān)察到，在2.3GHz處出現意外的寄生諧振，從本征模式解算器HFSS獲得的結果中不存在非常接近基頻的結果。這種出乎意料的共振的出現是由于使用了不適當的耦合技術(shù)。圖5所示顯示了當環(huán)路電流用于輸入/輸出耦合時(shí)，上述寄生耦合不存在。
3傳輸零點(diǎn)的實(shí)現
所提出的濾波器呈現廣義切比雪夫響應的簡(jiǎn)單實(shí)現，其中通帶的高/低側需要傳輸零點(diǎn)，典型地用于在蜂窩基站中的相鄰信道之間提供高度隔離。傳輸零點(diǎn)可以通過(guò)在非相鄰諧振器之間產(chǎn)生多路徑交叉耦合來(lái)實(shí)現，以在有限的期望頻率產(chǎn)生破壞性干擾，增加濾波器的選擇性。這是通過(guò)改變輸入/輸出耦合和腔內耦合之間的角度來(lái)實(shí)現的④。獲得的不對稱(chēng)響應如圖6所示。
4結論
本文介紹了用于蜂窩基站應用的新型小型化濾波器，該微帶濾波器具有良好的電氣性能和簡(jiǎn)單的小型化結構。所設計的圓柱形空腔由高介電常數的圓形陶瓷圓盤(pán)懸掛在圓柱形金屬外殼中并與側壁短路組成。所提出的濾波器表現出高的空載品質(zhì)因數和合理寬的偽操作窗口�；谶@個(gè)腔體，一個(gè)4腔雙模式廣義切比雪夫被制造成堆疊結構。傳輸零點(diǎn)以任意頻率添加，以提高阻帶衰減性能。所獲得的實(shí)驗結果證實(shí)了所提出的用于發(fā)射蜂窩無(wú)線(xiàn)電基站的濾波器的有效性。
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