[发明专利]一种交叉耦合带通滤波器及双工器优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交叉耦合无源带通滤波器及双工器优化设计方法。

技术背景

在当今通信领域中，各种通信系统的发展异常迅速，滤波器在通信设备中占有重要的地位。尤其随着大规模集成电路的发展，要求设备小型化和功能多样化。交叉耦合滤波器，与同等性能的没有交叉耦合的滤波器相比，虽然在优化设计和制作上要相对复杂一些，但是具有谐振单元少、体积小、重量轻的优点，从而在某领域有很大的优势。对于交叉耦合谐振器滤波器及多工器理论研究和实际应用显得非常重要，而利用传统优化设计方法所优化设计的滤波器面临着具有谐振单元多、体积大的问题，本发明主要基于这一点，采用一个新的滤波器电路交叉耦合结构，采用频率变换技术设计了一种交叉耦合无源带通滤波器及双工器优化设计算法。

为了获得最佳的滤波效果，通过优化得出最简耦合矩阵，可以得到结构紧凑的不对称等纹波和复传输零点带通滤波器和双工器，有效的克服了采用直接耦合法所优化设计滤波器及双工器谐振单元过多、体积过大的问题，能保证无源滤波器获得最佳的滤波效果。

发明内容

本发明提供了一种交叉耦合无源带通滤波器及双工器优化设计方法，该方法首先对传统带通滤波器设计进行改进，分析滤波器的性能指标，建立耦合网络的拓扑结构模型，通过频率变换的方法代替传统的低通原型法，并给出z域具体的元件值，通过优化得出最简耦合矩阵，可以得到结构紧凑的不对称等纹波和复传输零点带通滤波器和双工器，有效的克服了采用直接耦合法所优化设计滤波器及双工器谐振单元过多、体积过大的问题，能保证无源滤波器获得最佳的滤波效果。

本发明提出的技术方案具体步骤包括：

分析滤波器的性能指标，建立交叉耦合网络的拓扑结构模型如图1所示；

交叉耦合滤波器可以看作是一个二端口网络如图2所示；

其等价输入导纳为；

Y=Σi=1nT(i)p+sλi---(1)]]>

其中p＝sL+1/sC，T⁽ⁱ⁾是耦合矩阵M＝[M_ij]_n×n的特征值，T⁽ⁱ⁾是从正交矩阵T的第一行和最后一行得到的，其中T^tMT＝Λ，Λ是对角矩阵。

通过达林顿程序可以得出双终端二端口网络z域的导纳矩阵

Y^(z)=[y^ij(z)]2×2---(2)]]>

通过分解有理多项式可以得到