FIR濾波器線性相位特性

線性相位濾波器主要有兩種實現(xiàn)方法：外部均衡法和自均衡方法。

線性相位濾波器外部均衡線性相位濾波器

外部均衡線性相位濾波器的設(shè)計思路是：在濾波器所在電路中連接一個相移均衡器，其相位特性與濾波器相反。插入的外部均衡器的群時延的起伏與濾波器帶內(nèi)起伏是相反的，二者抵消從而使整個系統(tǒng)的群時延平坦。耦合諧振器型外部群時延均衡器為單端口微波器件，它通過環(huán)形器或3dB定向耦合器與濾波器連接，用于改善濾波器的群時延特性。系統(tǒng)的總?cè)簳r延等于濾波器的傳輸群時延與均衡器的反射群時延之和，如圖1所示，其中(a)方案采用環(huán)形器將濾波器與相位均衡器相連，方案(b)是通過3d B混合耦合器將濾波器與相位均衡器相連。

外部均衡線性相位濾波器的優(yōu)點是相位均衡器可以制作成獨立的微波元件與微波濾波器級聯(lián)使用，也可以與濾波器集成在同一片介質(zhì)基片上使用，可以分別單獨設(shè)計和加工，在一定程度上便于性能的控制，降低了加工的難度。缺點是外接相位均衡器使得系統(tǒng)的體積增加很多，不利于系統(tǒng)的小型化集成。

線性相位濾波器自均衡線性相位濾波器

自均衡線性相位濾波器就是利用交叉耦合在復(fù)平面的是實軸引入傳輸零點，從而在濾波器通帶內(nèi)產(chǎn)生平坦的群時延特性。因為諧振器間的耦合除相鄰的直接耦合外，還存在非相鄰諧振器間的交叉耦合，因此電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，設(shè)計難度更大。但是自均衡設(shè)計方法的優(yōu)點是集成度高，可以有效減小系統(tǒng)的體積。

線性相位濾波器梳狀線結(jié)構(gòu)

原理圖如圖2所示，其中節(jié)點AB為信號輸入輸出口，線A和線B是濾波器中用于輸入輸出阻抗匹配的部分，線1到線n是諧振級。每個諧振級由多層帶狀線組成，各個諧振級之間通過帶狀線的寬邊耦合。

在沒有集總電容

諧振器的電長度為

通常情況下，濾波器通帶的相對帶寬大于15%時，濾波器的設(shè)計可以采用交指線結(jié)構(gòu)；相對帶寬大于5%時，可以選用梳狀線結(jié)構(gòu)；相對帶寬小于5%時，采用同軸腔體結(jié)構(gòu)。一般而言，如果采用梳狀線結(jié)構(gòu)設(shè)計帶寬較窄的濾波器，體積會比采用同軸腔體結(jié)構(gòu)大很多。因為腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)體之問有隔板可以減弱耦合，但是梳狀線結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)體之間只有介質(zhì)，為了減弱耦合就要拉寬諧振級的間距。這樣，窄帶的梳狀線濾波器在體積上沒有優(yōu)勢，但是與同軸腔體結(jié)構(gòu)相比，由于有公式和軟件協(xié)助計算，梳狀線濾波器設(shè)計起來更加方便簡單。

線性相位濾波器矩形環(huán)狀諧振器結(jié)構(gòu)

矩形環(huán)狀諧振器是由傳輸線構(gòu)成的一種封閉環(huán)型節(jié)構(gòu)，具有較低的損耗和很高的頻率穩(wěn)定性，而且成本低、尺寸小、加工方便、易集成。矩形環(huán)狀諧振器結(jié)構(gòu)如圖3所示，w為矩形環(huán)的寬度，l為矩形環(huán)的周長。

這種諧振器屬于二端口微波器件，可以采用二端口網(wǎng)絡(luò)的電路理論來分析其性能 。2100433B