一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，包括：如下步骤：S10根据所需的滤波性能指标，确定n阶滤波器低通原型，计算得到所需的输入端外部品质因数

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，小体积、低成本和多功能已经成为了射频前端电路的重要特征。多模谐振器在紧凑型电路设计中受到欢迎，可以灵活的构建双通带/多通带和超宽带滤波电路。由于多模谐振器不可避免地需要引入微扰工艺及微扰的耦合结构，各个模式之间耦合大小很难独立控制，给调试带来了较大难度，限制了多模谐振器在工程中的应用。在过去的数十年中，耦合矩阵综合理论被用于多模带通滤波电路的的设计，但是依然没有解决多模谐振电路调试困难的问题，该领域的分析和设计理论仍显不足。滤波功分器是近年来提出的一种多功能融合电路，其设计思路是将滤波器和功分器统一设计成一个器件，从而减少了系统中的器件个数，实现电路的小型化，符合未来射频通信的发展方向。在已公开的滤波功分器设计中，大多是基于单模谐振器的设计，而基于多模谐振器的滤波功分器的报道相对较少，与其相关的高效设计方法还比较缺乏。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，揭示了端口与多模谐振器各模式之间的能量分配关系，从能量分配的角度分析多模电路，避免了研究多个模式之间的复杂耦合关系，简化设计过程，提高设计效率，解决了多模谐振器在电路设计过程中调试难度大、工程应用受限的问题。为了实现以上目的，本专利技术采取的一种技术方案是：一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，包括如下步骤：S10根据所需的滤波性能指标，确定n阶滤波器低通原型，计算得到所需的输入端外部品质因数S20将所述滤波器低通原型等效变换成基于n模谐振器的n阶滤波器，并根据公式(1)计算每个模式对应的输入端外部品质因数QeSj；其中，QeSj表示输入端在第j个模式下对应的外部品质因数；S30将基于n模谐振器的所述n阶滤波器的单个输出端拓展为N个输出端，根据输出端所需的功率分配比，根据公式(2)计算每一个输出端口在多模谐振器各个模式下对应的外部品质因数其中，α1:α2:…:αi:…:αN表示N个输出端所需的功率分配比，表示第i个输出端在第j个模式下对应的外部品质因数；S40结合公式(1)和公式(2)，推导出与的关系，如公式(3)所示；进一步地，还包括：S50根据所述第j个模式下对应的输入端外部品质因数QeSj调整输入端馈线的位置和尺寸，根据所述第i个输出端在第j个模式下对应的外部品质因数调整各个输出端馈线的位置和尺寸。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术的基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，揭示了端口与多模谐振器各模式之间的能量分配关系，并基于此结论提出了一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，从能量分配的角度分析多模电路，避免了研究多个模式之间的复杂耦合关系，简化设计过程，提高设计效率，从而解决多模谐振器在电路设计过程中调试难度大、工程应用受限的问题。以该方法为基础，通过合理近似，可以建立耦合矩阵参数之间的比例关系，减少未知数的个数，降低计算量，提高设计效率。为基于多模谐振器的射频电路设计提供理论和方法指导。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其有益效果显而易见。图1所示为本专利技术一实施例的基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法的流程图；图2所示为本专利技术一实施例的n阶原型滤波器拓扑结构；图3所示为本专利技术一实施例的基于n模谐振器的n阶滤波器拓扑结构；图4所示为本专利技术一实施例的基于n模谐振器的N路滤波功分器拓扑结构；图5所示为本专利技术一实施例的基于双模谐振器的两路滤波功分器的拓扑结构图；图6所示为本专利技术一实施例的基于双模谐振器的两路滤波功分器理论响应；图7所示为本专利技术一实施例的基于四模谐振器两路滤波功分器的拓扑结构图；图8所示为本专利技术一实施例的基于四模谐振器的两路滤波功分器理论响应；图9所示为本专利技术一实施例的基于三模谐振器三路滤波功分器的拓扑结构图；图10所示为本专利技术一实施例的基于三模谐振器的三路等分滤波功分器理论响应；图11所示为本专利技术一实施例的基于三模谐振器的三路不等分滤波功分器理论响应(功分比为1:2:3)。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供实施例公开了一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，如图1所示，包括如下步骤：S10根据所需的滤波性能指标，确定n阶滤波器低通原型，计算得到所需的输入端外部品质因数S20将所述滤波器低通原型等效变换成基于n模谐振器的n阶滤波器，并根据公式(1)计算每个模式对应的输入端外部品质因数QeSj；其中，QeSj表示输入端在第j个模式下对应的外部品质因数。S30将基于n模谐振器的所述n阶滤波器的单个输出端拓展为N个输出端，根据输出端所需的功率分配比，根据公式(2)计算每一个输出端口在多模谐振器各个模式下对应的外部品质因数其中，α1:α2:…:αi:…:αN表示N个输出端所需的功率分配比，表示第i个输出端在第j个模式下对应的外部品质因数。S40结合公式(1)和公式(2)，推导出与的关系，如公式(3)所示。S50根据所述第j个模式下对应的输入端外部品质因数QeSj调整输入端馈线的位置和尺寸，根据所述第i个输出端在第j个模式下对应的外部品质因数调整各个输出端馈线的位置和尺寸。如图2所示，所述步骤S10先设计一个满足所需滤波性能指标的n阶单模谐振器级联型滤波器(原型滤波器)，计算所述原型滤波器输入端外部品质因数如图3所示，所述步骤S20将原型滤波器等效变换成基于n模谐振器的n阶滤波器，并计算每个模式下对应的输入端外部品质因数QeSj与之间的关系。根据公式(1)可以看出，在这一步骤中，输入端进入的能量被相等的分配到了j个模式中。如图4所示，所述步骤S30，将基于n模谐振器的所述n阶滤波器的单个输出端拓展为N个输出端，根据输出端所需的功率分配比，计算每一个输出端口在多模谐振器各个模式下对应的外部品质因数与QeSj之间的关系。根据公式(2)可以看出，所述步骤S30，每个模式中的能量按照α1:α2:…:αi:…:αN的比例关系被分配到了N个端口中。所述步骤S40由于即为原型滤波器的输入端外部品质因数，且已经在步骤1中求得，因此，的值也相应得到。公式(3)是由公式(2)和公式(1)的两级功率分配叠加后得到，即基于多模谐振器的两级功率分配设计方法。第一级功率分配发生在谐振器之间(所述步骤S20)，第二级功率分配发生每个模式对应的不同输出端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS10根据所需的滤波性能指标，确定n阶滤波器低通原型，计算得到所需的输入端外部品质因数

【技术特征摘要】
1.一种基于多模谐振器的滤波功分器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10根据所需的滤波性能指标，确定n阶滤波器低通原型，计算得到所需的输入端外部品质因数
S20将所述滤波器低通原型等效变换成基于n模谐振器的n阶滤波器，并根据公式(1)计算每个模式对应的输入端外部品质因数QeSj；



其中，QeSj表示输入端在第j个模式下对应的外部品质因数；
S30将基于n模谐振器的所述n阶滤波器的单个输出端拓展为N个输出端，根据输出端所需的功率分配比，并根据公式(2)计算每一个输出端口在多模谐振器各个模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建新，于玮，徐林，秦伟，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32