- 上一篇：波导缝隙天线国内外研究现状综述
- 下一篇：双模贴片滤波器的国内外研究现状
微波滤波器的理论设计体系，始于二战结束后。虽然滤波器的发展历史悠久，但是对于双频滤波器的研究是比较新兴的课题，尤其是双频天线和双频低噪放的研制成功，使得微波双频滤波器件逐步进入市场化阶段。许多专家学者对于双频滤波器都有所研究，到目前为止，已经提出了很多新型的双频滤波器结构。64869
双频段微波滤波器，可以同时工作在无线通信的两个不同频段，提供了容易实现的途径和高性能的产品。因此通信设备中双频段滤波器已经成为微波频段无线通信设备中必备的重要元件。
在无线通信中，设计双频滤波器的方法通常有以下几种：
(1)多个滤波器组合设计多频滤波器
这种方法设计的多频滤波器有两种实现形式：多个带通滤波器并联构成多通带滤波器；宽带带通滤波器与带阻滤波器的级联构成多通带滤波器。
利用两个带通滤波器并联的方式是由H.Miyakel最早提出的设计方法，如图1.1所示。由于单独滤波器的设计已经有了成熟的理论可以使用，所以两个通带的中心频率和带宽都可以独立控制的。实现方案是分别设计两个带通滤波器，再通过合理设计公共端口和匹配电路来消除两个通带之间的互扰，从而实现双通带滤波的性能。这种双通带设计方案需要设计两个带通滤波器，因而设计得到的体积较大，相应成本也高。图1-1为用两个带通滤波器并联设计双频滤波器的理论方案图。
图1-1 并联型双频滤波器的框图及其响应
带通滤波器和带阻滤波器级联的设计方法是由台湾学者徐敬文教授于2004年提出的。由于这种方法设计的双频带通滤波器中包含有两个不同的滤波器，滤波器体积比较大。图1-2是采用滤波器级联法设计的双频段滤波器和它的频率响应。论文网
图1-2 串联型双频滤波器实物图及其响应
随着新结构的发展和改进，许多具有带阻特性的新结构广泛应用在微波电路中，如开路线加载[9]，DGS[10-12]和马刺线结构。然而，如何使这些结构与电路结合，产生所需要的双通带特性需要进一步探索。
(2) 利用谐振器的寄生通带设计多频滤波器
单频滤波器利用耦合结构实现时，高频段通常存在寄生通带，利用此寄生通带正好用来形成滤波器的第二通频带，实现双频滤波器的特性。
阶跃阻抗谐振器(SIR)和支节线加载谐振器都具有谐振频率可控的特性，利用这两种谐振器设计多频滤波器是目前最常见的方法。
SIR结构最早由日本学者 Makimoto M 于1980年提出，他们的初衷是为了改善滤波器的带外性能。利用SIR设计多频滤波器，通过调整SIR的电长度比和阻抗比，可以得到所需的两个通带频率 [13]。图1-3是两阶半波长SIR用于双通带滤波器实现的结构图和仿真测试结果。
图1-3 利用两节 SIR 设计的两阶双频滤波器及其仿真测试结果
后续对SIR的研究主要集中在设计不同的耦合结构来调节通带带宽、带外性能、传输零点等。几种常见的结构有：单指端耦合结构、伪交指型耦合结构、类螺旋耦合结构、蛇形耦合结构、部分耦合、交叉耦合等[14-16]。
支节线加载谐振器结构在上世纪 90 年代末就有学者提出，利用这种结构可以很方便地引入一个可控的传输零点，传输零点出现的位置正好是当支节线的电长度为 90°。这种谐振器的谐振频率也很方便调节，与 SIR 相比，它的谐振频率更易控制。基于这一特性，近几年，利用支节线加载谐振器设计多频滤波器变得很受欢迎。