[发明专利]滤波器综合方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及滤波器综合方法，具体涉及滤波器直接综合方法。

背景技术

射频/微波滤波器通信系统中的关键器件之一，现代通信系统通常要求滤波器具有良好的频率选择性等特点。目前常用的滤波器类型包括广义切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、巴特沃斯滤波器、逆广义切比雪夫滤波器、和高斯滤波器等等。现有技术路线一般先综合低通原型，得到开路(或短路)输入(或输出)阻抗(或导纳)，再通过极点移除法，得到低通梯形网络，然后通过低通至带通的频率变换，将低通梯形网络变换成带通梯形网络。现有技术路线可以称之为间接方法，所得到的带通滤波器的网络结构常常局限于梯形网络形式，实现形式比较单一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足和缺陷，解决现有的滤波器综合技术中存在的网络结构实现形式单一等缺点，提出了一种滤波器综合方法。

本发明的技术方案为：一种滤波器综合方法，具体包括如下步骤：

S1.在z域内构造低通原型的特征函数LP(z)，并以有理分式形式表示；

S2.利用映射关系将描述低通原型的特征函数变换至带通滤波器的特征函数，以有理分式来表示，导出带通滤波器对应的传输多项式反射多项式和共有多项式

S3.导出以反射多项式传输多项式及共有多项式表示的散射参数例如传输函数和反射函数

S4.将散射参数转化为导纳参数，并进行部分分式展开；与横向等效电路中对应的导纳参数进行对比，确定相应的耦合系数和谐振频率等参数，得到以全局谐振模式表示的耦合矩阵；通过矩阵旋转将全局谐振模式表示的网络矩阵变换成所期望的稀疏拓扑结构。

本发明与现有技术相比，具有以下显著优点：本发明涉及的方法是一种在带通域内的直接综合方法，只要能够构造相应的低通原型，就能够在带通域内综合出相应的带通滤波器，可以在带通域内直接导出传输多项式、反射多项式和共有多项式，进而得到基于全局谐振模式的横向网络矩阵。通过对此横向网络矩阵的变换，可以导出更多的网络结构来实现同一个频率响应，进而可以得到更多形式的电路网络来实现所需要的频率响应，具有简单快速的优点，可以在带通域内直接综合出多种类型的带通滤波器，例如椭圆滤波器、巴特沃斯滤波器、高斯滤波器、广义切比雪夫滤波器和逆广义切比雪夫滤波器等等。

附图说明

图1为本发明实施例的滤波器综合方法的流程框图。

图2为本发明中所提供的实施例中的三阶广义切比雪夫带通滤波器的两种等效电路。

图3为本发明中所提供的实施例中的三阶广义切比雪夫带通滤波器的频率响应。

图4为本发明中所提供的实施例中的五阶椭圆带通滤波器的频率响应。

图5为本发明中所提供的实施例中的三阶巴特沃斯带通滤波器的频率响应。

图6为本发明中所提供的实施例中的五阶逆广义切比雪夫带通滤波器的频率响应。

图7为本发明中所提供的实施例中的三阶高斯带通滤波器的频率响应。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所使用的变量符号并不限定于本发明之中所采用的符号。如果采用其它变量符号来替代本发明所述的滤波器综合方法中所采用的变量符号，皆可认为是在本发明的保护范围内。

这里只考虑无耗互易网络的综合。本发明实施例的滤波器综合方法的流程框图如图1所示，具体包括如下步骤：

S1.在z域内构造低通原型的特征函数LP(z)，并以有理分式形式表示；

S2.利用映射关系将描述低通原型的特征函数(以有理分式LP(z)来表示)变换至带通滤波器的特征函数(以有理分式来表示)，导出带通滤波器对应的传输多项式反射多项式和共有多项式

S3.导出以反射多项式传输多项式及共有多项式表示的散射参数；

S4.将散射参数转化为导纳参数，并进行部分分式展开；与横向等效电路中对应的导纳参数进行对比，确定相应的耦合系数和谐振频率等参数，得到以全局谐振模式表示的耦合矩阵；通过矩阵旋转将全局谐振模式表示的网络矩阵变换成所期望的稀疏拓扑结构。

具体过程如下：

假设待综合的带通滤波器的通带是[ω_d,ω_u]，ω_u和ω_d分别是待综合带通滤波器的通带的上边界角频率和下边界角频率，中心频率定义为

本实施例基于一种从s域到z域之间的归一化映射关系，假设则该归一化映射关系可以写成下面的形式：