Ku波段发夹型滤波器的设计

的自由空间传播波长,当谐振器线宽w
陶瓷手链时,有效介电常数εre由式(1)确定其中ε
常数:编织袋缝底机
发夹型滤波器广为应用在微波低频段。在
用时,滤波器结构已经变得十分紧凑,为保证设计精度,介质板介电常数一般选用较小,而使得线宽w增大(发卡
L=
剧增大,传统的开环谐振器结构已经不适合于
用,需对其结构进行一定的修正。
图1  抽头发夹线谐振器
为抽头发夹线谐振器修正结构。谐振器采用字型结构,弯角处采用50%切割直角弯角,进入
字型谐振器结构中直角弯角的长度已不可忽略,这里计算倍线宽。抽头与50欧姆微带线匹配,并加入一段渐电容手套
变线,以减小不连续效应对谐振器的影响。减小中平行双线间距离a,使其在0.8~1.5倍线宽之间。
图2  Ku波段耦合系数修正曲线
按摩脚盆
由图2中关系曲线可知,耦合系数k随着发夹间距的增加而减小。同时耦合系数k随w/h变化,当w/h增加时,耦合系数k减小。同时耦合系数k随着介电常数的增加而减小。修正后的发夹线谐振器在Ku波段得到的耦合系数曲线,与低频段常用的耦合系数曲线存在较大差异,图2对发夹线滤波器在Ku波段的设计应用有一定参考价值。
待设计滤波器相邻谐振器间耦合系数一般使用下面
式中L=,R是抽头线的特性阻抗,
式滤波器的特性阻抗,t是抽头微带线到发卡式谐振器中
间位置的距离,Q=
g
g
=4.472 mm
=0.87 mm          t=0.604 mm
考虑到微带线的终端开路效应,四分之一波长微带
-0.44h=
图3  发夹线滤波器版图
根据上面设计的参数作为原始参数,初步确定发卡
式滤波器的具体尺寸。利用Ansoft Designer软件建立仿真
电路图,进行模拟、调谐、优化,在HFSS软件中进行仿
真,得到滤波器的频率特性如图4所示。
图4  滤波器仿真结果
使用Agilent 8720ES网络分析仪测试制作的滤波器,传输系数dB(S21)测量结果如图5所示。由图5和图4(b)比较可见,测试结果与仿真结果吻合得非常好。可以看到,滤波器在频率小于11.3GHz和大于13.5GHz处的衰减可达到40 dB以上. 测试结果与Designer优化仿真得到的结果基本一致,满足指标要求。
骨刺灵图5  滤波器性能实测曲线
4    结束语
微带抽头线发夹带通型滤波器具有结构紧凑,尺寸小,重量轻和成本低等优点,在微波低频段得到了广为应用,本文经分析对比验证了发夹结构带通型滤波器在Ku 频段仍具有较高实际应用价值。而诸如Ansoft等CAD软件可以大幅缩短射频/微波电路的设计周期,减少了设计成本,且能获得较好的性能指标,测试结果与设计预期有较好的一致性。
参考文献
1      李明洋,郭陈江. 微带抽头线发卡型滤波器设计[J]. 微电子与
长春密刺基础产品, 2003, 29(9):57~60
2      Hong Jia-sheng, Lancaster M J. Microstrip filters for RF/
microwave applications[M]. New York: John Wiley&Sons.
Inc., 2001. 29~133

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