基于四分之一波长开路短截线加载的半波长耦合线的紧凑型双宽带BPF

本文介绍了一种新颖的双宽带带通滤波器（Bandpass Filter, BPF）设计，其创新之处在于使用了四分之一波长开路短截线加载的半波长耦合线结构。在通信系统中，带通滤波器是一种基本的高频组件，它允许特定频率范围内的信号通过，同时抑制其他频率的信号。在现代的双模通信系统中，需要设计双带带通滤波器来提高射频端的电气性能。本文中所提的结构分析使用了等效电压电流分析方法，证明了该结构具有两个可调谐的传输零点和双宽带的频率响应。 研究者Jin Xu来自西北工业大学电子与信息学院，针对卫星定位系统（GPS, Link1和Link2）和射频识别（RFID）应用，设计、制造并测量了一个覆盖1.228/1.57/6.8GHz的双宽带带通滤波器。滤波器的尺寸非常紧凑，为0.043λ×0.213λ，其中λ为自由空间波长。测量结果显示，制造出的滤波器具有低插入损耗、良好的回波损耗以及高带间隔离的优势。所提出的双带BPF还具有非常简单的物理拓扑结构和快速的设计流程。 在引言部分，作者指出，现代的双模通信系统需要能够提升射频端电气性能的双带带通滤波器。为了满足这一需求，近年来提出了许多不同的结构。例如，在文献[1]中，使用两组均匀阻抗的半波长谐振器设计了一个适用于1.8GHz直流和2.4GHz WLAN应用的双窄带带通滤波器。文献[2]中使用非对称阶梯阻抗谐振器实现了一个具有多杂散抑制功能的双带带通滤波器。文献[3]中则提出了通过加载短截线的多种模式谐振器来实现紧凑型可控制带宽的双带带通滤波器。文献[4]采用四模谐振器设计了一个紧凑型且具有高选择性的双模双带带通滤波器。修改的耦合线是设计双带带通滤波器的另一种有效结构。众所周知，耦合线是一种用于单带带通滤波器设计的经典结构，其紧凑的一维平面物理配置和高通带选择性是其主要优点。文献[5,6]中首次引入了容性或感性短截线到传统的耦合线结构中。 本文的关键知识点包括： 1. 双宽带带通滤波器（Dual-Wideband BPF）：在现代通信系统中，BPF被用来选择特定频带的信号并抑制其他频率信号，双宽带带通滤波器是指同时具有两个通过频带的滤波器。 2. 四分之一波长开路短截线加载（Quarter-Wavelength Open Stub Loading）：这是一种实现滤波器特定功能的技术，通过在特定位置加载开路短截线来调整滤波器的电气特性。 3. 半波长耦合线（Half-Wavelength Coupled-Line）：耦合线是带通滤波器设计中的基础结构之一，其特点是具有紧凑的一维物理配置和高的通带选择性。 4. 电压电流分析方法（Voltage-Current Analysis Method）：这是一种分析和设计滤波器结构的方法，能够帮助了解滤波器内部的电气特性。 5. 可调谐传输零点（Tunable Transmission Zeros）：传输零点是指滤波器频率响应中的零点频率，它们是可以调整的，从而影响滤波器的性能，比如阻带的宽度和位置。 6. 物理拓扑结构（Physical Topology）：指的是滤波器组件在空间中的排列和连接方式，简单的物理拓扑结构有利于实现紧凑型设计。 7. 快速设计流程（Quick Design Procedure）：指设计滤波器时采用的设计方法，可以快速得到所需要的滤波器性能参数。 8. 插入损耗（Insertion Loss）、回波损耗（Return Loss）、带间隔离（Band-to-Band Isolation）：这些都是评估滤波器性能的关键指标，分别代表了信号在滤波器中的衰减、输入阻抗匹配程度和不同通带间的隔离效果。 根据以上知识点，本研究的贡献在于成功设计出一个新型的双宽带带通滤波器，它不仅拥有紧凑的物理尺寸，还具有良好的电气性能，适合集成到现代通信系统中，特别是在需要双带宽信号处理能力的场合。