專利名稱：一種交叉耦合帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交叉耦合無源帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今通信領(lǐng)域中，各種通信系統(tǒng)的發(fā)展異常迅速，濾波器在通信設(shè)備中占有重要的地位。尤其隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求設(shè)備小型化和功能多樣化。交叉耦合濾波器，與同等性能的沒有交叉耦合的濾波器相比，雖然在優(yōu)化設(shè)計(jì)和制作上要相對復(fù)雜一些，但是具有諧振單元少、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，從而在某領(lǐng)域有很大的優(yōu)勢。對于交叉耦合諧振器濾波器及多工器理論研究和實(shí)際應(yīng)用顯得非常重要，而利用傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法所優(yōu)化設(shè)計(jì)的濾波器面臨著具有諧振單元多、體積大的問題，本發(fā)明主要基于這一點(diǎn)，采用一個新的濾波器電路交叉耦合結(jié)構(gòu)，采用頻率變換技術(shù)設(shè)計(jì)了一種交叉耦合無源帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)算法。為了獲得最佳的濾波效果，通過優(yōu)化得出最簡耦合矩陣，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的不對稱等紋波和復(fù)傳輸零點(diǎn)帶通濾波器和雙工器，有效的克服了采用直接耦合法所優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器及雙工器諧振單元過多、體積過大的問題，能保證無源濾波器獲得最佳的濾波效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種交叉耦合無源帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法首先對傳統(tǒng)帶通濾波器設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，分析濾波器的性能指標(biāo)，建立耦合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，通過頻率變換的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通原型法，并給出ζ域具體的元件值，通過優(yōu)化得出最簡耦合矩陣，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的不對稱等紋波和復(fù)傳輸零點(diǎn)帶通濾波器和雙工器，有效的克服了采用直接耦合法所優(yōu)化設(shè)計(jì)濾波器及雙工器諧振單元過多、體積過大的問題，能保證無源濾波器獲得最佳的濾波效果。本發(fā)明提出的技術(shù)方案具體步驟包括:分析濾波器的性能指標(biāo)，建立交叉耦合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型如

圖1所示；交叉耦合濾波器可以看作是一個二端口網(wǎng)絡(luò)如圖2所示；其等價輸入導(dǎo)納為；
權(quán)利要求
1.一種交叉耦合無源帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于:該方法首先是對傳統(tǒng)帶通濾波器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，分析濾波器的性能指標(biāo)，建立交叉耦合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，通過頻率變換的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通原型法，并給出Z域具體的元件值，通過優(yōu)化得出最簡耦合矩陣，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的不對稱等紋波和復(fù)傳輸零點(diǎn)帶通濾波器和雙工器，有效的克服了采用直接耦合法所設(shè)計(jì)濾波器及雙工器諧振單元過多、體積過大的問題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交叉耦合濾波器可以看作是一個二端口網(wǎng)絡(luò)，它的等價輸入導(dǎo)納為；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過達(dá)林頓程序可以得出雙終端二端口網(wǎng)絡(luò)，ζ域的導(dǎo)納矩陣
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過分解有理多項(xiàng)式f(z)，可以得到
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，等價電路的ζ域?qū)Ъ{矩陣Y(Z)為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，令耦合矩陣為Mtl，則矩陣可通過下式變換
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通常由上述方法所得到的耦合矩陣中含有不能實(shí)現(xiàn)或不需要的耦合，為了消除這些耦合，需要對耦合矩陣進(jìn)行循環(huán)簡化，這種優(yōu)化對不同的濾波器結(jié)構(gòu)都是可行的。為了解決上述的優(yōu)化問題，使用最小二乘法，當(dāng)f (Po)達(dá)到最小時，可以得到最佳的耦合矩陣M。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，交叉耦合諧振器濾波器可以是由電容，電容和LC諧振器構(gòu)成的等價電路模型。在下面的分析中，假設(shè)諧振器所有的電容C是相同的，同時第i個諧振器支路電感Li = I^Mii，其中LC = 1/%2，Μπ是第i個諧振器的自感，Oci是諧振中心頻率，L，C用下式得出
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，假設(shè)濾波器的諧振器中所有的電感是相同的，C; + 可以得到耦合因子，將耦合矩陣所有元素Mij變?yōu)?Mij，其濾波器的性能不變，則
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)上述理論，把所優(yōu)化設(shè)計(jì)的交叉耦合諧振器濾波器通過匹配電容或電感進(jìn)行并聯(lián)，可以得到所需要的目標(biāo)雙工器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種交叉耦合無源帶通濾波器及雙工器優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法首先對傳統(tǒng)帶通濾波器優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，分析濾波器的性能指標(biāo)，建立交叉耦合網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型，通過頻率變換技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低通原型法，并給出z域具體的元件值，通過優(yōu)化得出最簡耦合矩陣，可以得到結(jié)構(gòu)緊湊的不對稱等紋波和復(fù)傳輸零點(diǎn)帶通濾波器和雙工器，有效的克服了采用直接耦合法所設(shè)計(jì)濾波器及雙工器諧振單元過多、體積過大的問題，能保證無源濾波器獲得最佳的濾波效果。
文檔編號G06F17/50GK103151578SQ20131003712
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者王少夫 申請人:王少夫