廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真模型.ppt

廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真模型 物理電子學(xué)院 賈寶富博士 廣義切比雪夫?yàn)V波器的優(yōu)勢(shì) 能通過引入傳輸零點(diǎn)而不用增加濾波器階數(shù)來提高通道的選擇性 通過特定的交叉耦合 廣義切比雪夫?yàn)V波器可以產(chǎn)生復(fù)數(shù)傳輸零點(diǎn) 以改善通帶內(nèi)的群時(shí)延特性 傳輸零點(diǎn)位置可以任意指定 增加了設(shè)計(jì)的靈活性 什么是腔體濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上反映了腔體濾波器腔體之間的組合狀態(tài) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的表示方式 用實(shí)心的園點(diǎn)代表濾波器的腔體 用空心園點(diǎn)代表源和負(fù)載 用連線表示它們之間耦合 腔體濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展 早期的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 不存在非相鄰腔體的耦合 濾波器的零點(diǎn)一般都在無窮遠(yuǎn)處 通過引入非相鄰腔體的耦合 交叉耦合 提高了濾波器通帶內(nèi)的群時(shí)延特性和通帶外的隔離度 有N 2個(gè)零點(diǎn) 通過引入源與負(fù)載的直接耦合進(jìn)一步提高了交叉耦合濾波器的性能 有N個(gè)零點(diǎn) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從普通的折疊形 異形 輪形 CT和CQ形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)展到箱形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 由于這類濾波器的傳輸零點(diǎn)位置可以任意指定 增加了設(shè)計(jì)的靈活性 出現(xiàn)了各種不同特性的濾波器 例如 出現(xiàn)了雙通帶 阻帶 或多通帶 阻帶 的濾波器的設(shè)計(jì) 廣義切比雪夫?yàn)V波器的等效電路 圖一 A E Atia的n腔耦合濾波器等效電路模型嚴(yán)格地講這個(gè)等效電路模型更多地是表現(xiàn)腔耦合濾波器的物理概念 在電路的表現(xiàn)形式上并不嚴(yán)謹(jǐn) 正交耦合濾波器的串聯(lián)型等效電路模型 正交耦合濾波器 一個(gè)諧振腔既可以用串聯(lián)諧振回路表示也可以用并聯(lián)諧振回路表示 當(dāng)我們使用串聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí) 腔之間的耦合用K變換器表示 當(dāng)我們使用并聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí) 腔之間的耦合用J變換器表示 我們先考慮一個(gè)不包括源和負(fù)載耦合三腔正交耦合濾波器 3腔正交耦合濾波器的電路模型 圖二 3腔正交耦合濾波器的電路模型 3腔正交耦合濾波器的電路模型 K變換器的等效電路 根據(jù)電路理論 阻抗變換器可以用一個(gè)具有電抗特性的T形網(wǎng)絡(luò)表示 T型網(wǎng)絡(luò)電抗元件的電抗值就是它們的變比 如果是磁耦合 K變換器的等效電路為圖中的 a 如果是電耦合 K變換器的等效電路為圖中的 b 圖三 K變換器的等效電路 3腔正交耦合濾波器的等效電路模型 圖四 3腔正交耦合濾波器的串聯(lián)諧振回路等效電路模型 3腔正交耦合濾波器的電路方程 矩陣形式的電路方程 或 上述方程可以寫成如下的矩陣形式 其中 是 的阻抗矩陣 阻抗矩陣 歸一化阻抗矩陣 歸一化阻抗矩陣可以寫成下面的形式 n腔正交耦合濾波器矩陣方程的一般形式 濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口歸一化 圖六 三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型 源與負(fù)載直接耦合時(shí)的歸一化耦合系數(shù)的關(guān)系 腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合 源與負(fù)載直接耦合的變形低通濾波器 K變換器設(shè)計(jì)公式 其中 Rs是信號(hào)源的內(nèi)阻 La 1是第一個(gè)串聯(lián)電感值 La k是第k個(gè)串聯(lián)電感值 RL是變換后負(fù)載的阻值 是歸一化耦合系數(shù) 對(duì)相對(duì)工作帶寬bfw去歸一化 去歸一化原理 如果 我們需要把在角頻率 呈現(xiàn)的阻抗移動(dòng)到角頻率 bfw 則電感值需要改變?yōu)長 bfw 電感L在角頻率 的阻抗為j L 電感Lx在角頻率 bfw的阻抗為j bfw Lx 如果 令j L j bfw Lx 可以解出 x 1 bfw 在K變換器計(jì)算公式中 令 歸一化阻抗矩陣的一般形式 正交耦合濾波器電路方程的一般形式 N腔正交耦合濾波器的歸一化耦合矩陣 正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型 正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型 正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型 圖七 三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路電路模型 導(dǎo)納變換器J 圖八 導(dǎo)納變換器及其等效電路 三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路模型 圖九 三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路 電路方程 矩陣形式電路方程 或 N腔正交耦合濾波器 N腔正交耦合濾波器 端口歸一化 圖十 三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型 源和負(fù)載與腔體之間的耦合系數(shù) 源與負(fù)載直接耦合時(shí)的歸一化耦合系數(shù)的關(guān)系 腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合 計(jì)算實(shí)例 計(jì)算實(shí)例 1 SmainAmari AdaptiveSynthesisandDesignofResonatorFiltersWithSource Load MultiresonatorCoupling IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES VOL 50 NO 8 AUGUST2002 P1696 1978 中心頻率 26 453GHz 帶寬 41MHz零點(diǎn)頻率 f1 26 323GHz f2 26 524GHz f1 26 607GHz 資料的仿真結(jié)果 Designer的仿真結(jié)果 例二 雙通帶濾波器的仿真結(jié)果 設(shè)計(jì)一個(gè)用于CDMA的濾波器 其工作的