波的产生，同时通过偏置电压控制PIN管的导通与截止。

图1.7 嵌入式开路端产生陷波的结构和结果

图1.8 非对称输入/输出耦合技术产生陷波的结构和S参数结果

图1.9 LCP技术的折叠阶梯阻抗谐振器陷波结构和频率特性

目前，国内在UWB滤波器方面的研究相对滞后，但在国家963计划的鼓励下，随着很多高校和科研机构加大对UWB滤波器的投入，呈现了迅猛发展的趋势。2007年，上海交通大学提出了一种可以获得100%的通带带宽的微带谐振结果的 UWB滤波器[16]。该滤波器通过在地面开哑铃形的孔来实现低通滤波，又通过开槽来进一步的降低通带内的插损，有效抑制通带外的回损。这种滤波器有其尺寸小、易于集成的优点，但是结构复杂导致加工难度大。

第三节论文的主要工作及结构安排

本文旨在对高低通级联超宽带带通滤波器进行研究与设计，在深入理解滤波器设计的基本原理的基础上，设计两种高低通级联超宽带带通滤波器，一种超宽

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带带通滤波器基于开槽多模滤谐振器而设计，一种超宽带带通滤波器基于一对多模谐振器而设计。论文的章节安排如下：

第一章：详细地介绍了高低通级联超宽带带通滤波器的研究背景及意义，查阅带通滤波器的相关文献总结出带通滤波器的研究现状，并给出论文主要研究内容与结构安排。

第二章：详细地阐述了滤波器的基本原理，主要有滤波器的参数和分类，以及滤波器评价的具体指标。

第三章：根据滤波器的设计原理，分析超宽带带通滤波器的设计方法，设计了基于开槽多模滤谐振器的多通带滤波器和基于一对谐振子的多通带滤波器，并给出滤波器的结构参数。

第四章：采用HFSS对设计的两种超宽带滤波器进行仿真，依据仿真结果进行实验分析。

第五章：对本文的主要研究内容和研究成果进行了总结。

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第二章滤波器设计的基本原理

第一节微波滤波器基本理论

微波滤波器主要实现对微波信号进行滤除，让需要的信号通过，抑制不需要的信号，主要目的为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题。微波滤波器可看作一种频段信号选择性损耗的二端口系统，用于控制微波的频率响应，使需要的微波频率的信号分量近似无损耗地滤过，而阻断其他微波频段的信号分量。其传输特性可用传输函数表示为式(2.1)：

aa11LA?10log1?10log??arg() (2.1) 2b2b2S212式中LA是频率的函数，其间的关系称为滤波器的幅度频率响应，相移?也是频率的函数，其间的关系称为滤波器的相移频率响应。一般来说微波滤波器主要研究其幅度响应，只有在特促的情况下，才考虑其相移响应。

微波滤波器通常由多谐振荡器和耦合电路构成。在微波通信中，多谐振荡器利用合适的谐振带来实现，它具有动态储能、频率选择的作用。微波多谐振荡器利用电磁振荡原理实现电场能量与磁场能量相互交换。在多谐振荡器的谐振频率段，在理想无损耗的情况下，谐振器的电能的大小与磁能相等，两者可相互交换能量，可保持总能量不变。当微波信号频率偏离多谐振荡器的谐振频率段时，谐振器的电能和磁能相互交换的平衡状态被打破，导致两者不能相互交换能量，所以多谐振荡器借助此特性实现对微波信号频率的选择，通过构造多谐振荡器的结构和参数实现对微波特定频段的信号进行选取。

微波多谐振荡器又称为微波谐振腔，是微波电路的最基础的元件之一，常被用于微波滤波器、天线波长计、雷达回波箱等器件电路，类似于低频电路中的LC回路。当微波频率提升到分米波段及其以上，主要由以下两方面的原因使集总参数的LC谐振回路需借助由谐振腔替代。

a. 由于微波回波损耗、导体阻抗的损耗、器件介质的损耗等因素的存在，使微波多谐振荡器的品质因数降低，谐振阻抗减小，因而很难保证足够的选择性。

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b. 为了将多谐振荡器的谐振频率提升至微波频段，需采用很小的电感电容，导致制作难度加大，而且功率容量减少，回路存储能量降低。

微波多谐振荡器由集总参数谐振器发展而来。随着频率的提升，电感和电容随之降低，通常增大电容极板之间的距离降低电容值，较少电感线圈的圈数来达到。根据滤波器通过的信号频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带；按滤波器的传输线分类可分为微带、交指型、同轴、波导、梳状线腔、螺旋腔、小型集总参数、陶瓷介质、SIR(阶跃阻抗谐振器)。

第二节滤波器的技术指标

滤波器的主要技术指标有通带工作频段、插入损耗、带内波动、带外抑制、端口驻波比、隔离度、矩形系数、功率容量、群时延等指标，下面对其中较主要的技术指标进行介绍。

2.2.1 通带频段

滤波器的通带频段是指滤波器允许通过电磁波的频率范围。通常规定的插入损耗为3dB，若某一频率的微波通过滤波器的损耗低于3dB，则该频率的微波能通过滤波器，因此将所有能通过滤波器的微波频率组合在一起构成了滤波器的通带频段范围。

2.2.2 插入损耗

滤波器的插入损耗，又称衰减。在理想情况下，插入到射频电路中的理想滤波器，不应在其通带内引入任何功率损耗。然而在实际应用中我们无法消除滤波器固有携带的一定程度的功率损耗。插入损耗定量地描述了功率响应幅度与0dB基准的插值，其可表述为：

IL?10logPIn (2.2) PL式中PL是滤波器向负载输出的功率，PIn是滤波器从信号源得到的输入功率，根据公式的定义可知，一般情况下插入损耗越小表明器件越优质。

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