移动通信小型化滤波器如何实现论文
【导语】本文介绍了一种新型的用于移动通信的小型化滤波器。所提出的滤波器表现出高的空载品质因数和合理宽的伪操作窗口。基于这个腔体，一种4腔双模广义切比雪夫滤波器被设计并制造成堆叠结构。测得的实验结果与不对称传输零点证实了所提出的用于释放蜂窝无线电基站的滤波器的有效性。
【关键词】双模滤波器；介质谐振器；蜂窝无线电基站；带通滤波器；小型化
引言
由于智能手机和平板电脑的快速发展，数据流量的需求正在迅速增长。目前，开发蜂窝基础设施以支持由无线设备发起的快速数据业务洪流的努力非常艰巨。典型的蜂窝基站将它们的收发器放置在基础桅杆中，在该基础桅杆中它们通过长同轴电缆连接到顶部桅杆处的天线，这使得信号很大一部分在长的同轴电缆中被衰减。一种显著减少能量损耗的方法是将收发器放置在天线旁边的顶部桅杆上。这可以通过小型化蜂窝基站组件来实现。此外，安装新的蜂窝基站以及与现有基站共同使用它们的需求日益增加将进一步限制滤波器①。近年来在小型化滤波器中的发展已经显示出蜂窝无线电基站和卫星应用的尺寸和重量显着减小的可能性。正如Fiedziuszko②报道的那样，通过使用双模介质滤波器可以进一步降低功耗。双模式带通滤波器与常规TEM或同轴线谐振器相比具有相当大的优势，这是多年来通常采用的解决方案，特别是在体积和质量非常关键的情况下③。本文提出了一种适用于蜂窝基站应用的小型化滤波器。所提出的配置显著减小了尺寸，实现了高品质因数和可接受的虚假窗口。所提出的双模介质滤波器由高介电常数圆形陶瓷圆盘组成，悬浮在圆柱形金属外壳中并与侧壁短路。实现了具有不对称响应的四腔滤波器，显示了所提出方法的有效性。
1双模陶瓷谐振腔结构和谐振
所设计的腔体的侧视图如图1所示。提出的双模介电负载腔体结构是基于TE11的圆形波导。它由高介电常数的圆形陶瓷圆盘组成，圆柱形金属外壳中悬挂着圆形陶瓷，波导腔在截止点以下，并且与侧壁短路，使滤波器尺寸小型化，同时保持良好的电气性能。从表I中可以看出，无负载谐振器展现1.87GHz的基本谐振频率，Qu为4846，并且具有760MHz之间的基频和第一高阶模式。双模式陶瓷谐振腔耦合：两个正交TE11简并模式之间的耦合通过使用相对于极化轴45°的螺钉或通孔来实现。输入/输出同轴探针和腔内耦合螺钉位于与介质谐振器近似的距离处，因为大部分电磁场被限制在介质谐振器内，使用εr=45，切线损失0.00004的介质材料。图2所示中，使用同轴探头进行输入/输出耦合的`耦合配置。通过调节输入/输出耦合探头的尺寸和穿透深度以及通过螺钉或通孔进行内腔耦合，可以控制耦合值。
2滤波器设计
图4所示给出了四阶双模带通滤波器在堆叠配置中的仿真响应。两个腔之间的耦合通过使用金属线进行腔内耦合来实现，因为该场衰减的距离近似于圆盘的近似距离，如图3所示。仿真响应在3dB处具有58MHz的带宽，插入损耗小于0.2dB。此外，在图4中观察到，在2.3GHz处出现意外的寄生谐振，从本征模式解算器HFSS获得的结果中不存在非常接近基频的结果。这种出乎意料的共振的出现是由于使用了不适当的耦合技术。图5所示显示了当环路电流用于输入/输出耦合时，上述寄生耦合不存在。
3传输零点的实现
所提出的滤波器呈现广义切比雪夫响应的简单实现，其中通带的高/低侧需要传输零点，典型地用于在蜂窝基站中的相邻信道之间提供高度隔离。传输零点可以通过在非相邻谐振器之间产生多路径交叉耦合来实现，以在有限的期望频率产生破坏性干扰，增加滤波器的选择性。这是通过改变输入/输出耦合和腔内耦合之间的角度来实现的④。获得的不对称响应如图6所示。
4结论
本文介绍了用于蜂窝基站应用的新型小型化滤波器，该微带滤波器具有良好的电气性能和简单的小型化结构。所设计的圆柱形空腔由高介电常数的圆形陶瓷圆盘悬挂在圆柱形金属外壳中并与侧壁短路组成。所提出的滤波器表现出高的空载品质因数和合理宽的伪操作窗口。基于这个腔体，一个4腔双模式广义切比雪夫被制造成堆叠结构。传输零点以任意频率添加，以提高阻带衰减性能。所获得的实验结果证实了所提出的用于发射蜂窝无线电基站的滤波器的有效性。
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