FIR滤波器线性相位特性

线性相位滤波器主要有两种实现方法：外部均衡法和自均衡方法。

线性相位滤波器外部均衡线性相位滤波器

外部均衡线性相位滤波器的设计思路是：在滤波器所在电路中连接一个相移均衡器，其相位特性与滤波器相反。插入的外部均衡器的群时延的起伏与滤波器带内起伏是相反的，二者抵消从而使整个系统的群时延平坦。耦合谐振器型外部群时延均衡器为单端口微波器件，它通过环形器或3dB定向耦合器与滤波器连接，用于改善滤波器的群时延特性。系统的总群时延等于滤波器的传输群时延与均衡器的反射群时延之和，如图1所示，其中(a)方案采用环形器将滤波器与相位均衡器相连，方案(b)是通过3d B混合耦合器将滤波器与相位均衡器相连。

外部均衡线性相位滤波器的优点是相位均衡器可以制作成独立的微波元件与微波滤波器级联使用，也可以与滤波器集成在同一片介质基片上使用，可以分别单独设计和加工，在一定程度上便于性能的控制，降低了加工的难度。缺点是外接相位均衡器使得系统的体积增加很多，不利于系统的小型化集成。

线性相位滤波器自均衡线性相位滤波器

自均衡线性相位滤波器就是利用交叉耦合在复平面的是实轴引入传输零点，从而在滤波器通带内产生平坦的群时延特性。因为谐振器间的耦合除相邻的直接耦合外，还存在非相邻谐振器间的交叉耦合，因此电路结构相对复杂，设计难度更大。但是自均衡设计方法的优点是集成度高，可以有效减小系统的体积。

线性相位滤波器梳状线结构

原理图如图2所示，其中节点AB为信号输入输出口，线A和线B是滤波器中用于输入输出阻抗匹配的部分，线1到线n是谐振级。每个谐振级由多层带状线组成，各个谐振级之间通过带状线的宽边耦合。

在没有集总电容

谐振器的电长度为

通常情况下，滤波器通带的相对带宽大于15%时，滤波器的设计可以采用交指线结构；相对带宽大于5%时，可以选用梳状线结构；相对带宽小于5%时，采用同轴腔体结构。一般而言，如果采用梳状线结构设计带宽较窄的滤波器，体积会比采用同轴腔体结构大很多。因为腔体结构内导体之问有隔板可以减弱耦合，但是梳状线结构内导体之间只有介质，为了减弱耦合就要拉宽谐振级的间距。这样，窄带的梳状线滤波器在体积上没有优势，但是与同轴腔体结构相比，由于有公式和软件协助计算，梳状线滤波器设计起来更加方便简单。

线性相位滤波器矩形环状谐振器结构

矩形环状谐振器是由传输线构成的一种封闭环型节构，具有较低的损耗和很高的频率稳定性，而且成本低、尺寸小、加工方便、易集成。矩形环状谐振器结构如图3所示，w为矩形环的宽度，l为矩形环的周长。

这种谐振器属于二端口微波器件，可以采用二端口网络的电路理论来分析其性能 。2100433B