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1、变型发夹式带通滤波器的设计陈强徐军薛良 金 电子科技大学 物理电子 学院应用物理研究所 成都6 1 0 0 5 4摘 要: 本文通过对 传统发夹 式遮波器进行改 进，采用锥形 线两路祸合馈入， 并使用内 部 祸合S I R , 设计 了一种结构紧凑的新型带通滤波器关键词:带通滤波器发夹建波器锥形线辐合插 损 Ix3.1 A , S IR K1 引言微带型滤波器由于 采用平面结构易于构造， 以 及容易和其它有源器件集成， 特别近几年高温 超导技术( H T S ) 和单片 集成电 路( M M I C ) 的发展，使之 成为当今微波滤波器微型 化的 一个热点。 虽 然人/4 S IR 是 最 适
2、 于 微 型 化 的 结 构 ，但 在 实 际 电 中 . A g /2 S IR更 多 用 于 射 频 电 路 、这 是 由 于 A g /2 S I R 由 带 状 线 结 构 组 成 ，允 许 有 更 多 的 结 构 型 式 ，且 和 有 源 器 件 有 很 好 的 兼 容 性 V I 本 文 通 过对传统发夹式滤波器进行改进， 采用锥形线两路祸合馈入， 并使用内部祸合S I R ， 设计了一种 结 构 紧 凑的A , / 2 S I R 新 型 通 滤 波 器2人 / 2 S I R 谐 振 器 的 结 构 及 其 特 性A g /2 S I R 的 基 本 结 构 如 图 一 所 示
3、 ， 由 开 路 端 看 去 的 输 入 导 纳 由 文 献 I 给 出Y , = l Y z2 ( R , t a n 尽+ t a n B , ) ( R , 一 t a n 6 , + t a n 氏) R z ( 1 一 ta n B , ) ( 1 一 ta n B z ) 一 2 ( 1 一 R D t a n B , t a n B Z( 1 )取y ， = 0 的 谐 振条 件为 :_z 2，。 、八式， = 一 =t a n a , c a n a 2z ,( 2 )设0 , = 0 2= 0 1 9 1 9 ( 1 ) 简 化为 :Y ; = I 1 z2 ( 1 + R
4、Z ) ( R Z 一 t a n g 9 ) t a n B R : 一 2 ( 1 + R Z + R : ) t a n 0 + R Z t a n 0( 3 )谐振条件为: B 二 9 1 = a r c ta n ( 河 )( 4 )虽然带状线结构是微波电 路中最常见的谐振器结构， 但他有内在的缺陷， 就是尺寸较大. 为解决这 问 题,M .M k im o t o S .Y a m s h ita等人提出 了具 有内 部 祸合的 S I R结构， 开路端的 祸合效应可使谐 振器电长度变小， 从而使结构微型化. 这种谐振器有一个特征就是祸合线之间为低阻抗祸合. 1 2 13 变型发夹
5、式带通滤波器的设计原理传统发 夹式滤波器采用如图五、图六所示结构， 图六结构滤波器输出输入线不在同一水平线 上， 在实际电 路会给电路布局带来不便， 往往需引入一段拐弯线以 使输入输出端口 在同一条直线 上; 图五采用锥形线直接馈电由于 采用高阻线馈电， 插入损耗必然增大 ， 而且馈电 线与谐振单元有 直接电 接触， 对谐振单元产生影响， 增加了设计的复杂性。本文对传统发夹式单路环形祸合结构 进行改进， 采用锥形线双路祸合( 图 三)， 将传统的单路馈电变为双路馈电增强了 微带线与第一级 谐振单元间的祸合， 从而使降低了 插入损耗; 为进一步减小滤波器尺寸， 将传统的谐振单元由U 型 发夹式
6、( 图二) 结构改为三角形。图一传统 S I R图二 内部揭合 S I R图 三三级徽型化带通滤波摇 并 使 用 内 部 祸 合S IR , 级 间 祸 合 采 用 折 线 型 A R / 2 U I R 谐 振 单 元 。 和 A R /4 相 比 。礼/2 S I R的 杂 散 响 应 变 得 更 为 关 键 1= i 。 这 要 求 设 计 者 考 虑 更 高 谐 振 模 式 的 杂 散 响 应 ， 而 这 对礼/4 S IR则 是 被忽 略的。 本文中 已= 0 i = 8 0 ， z , = 8 0 Q,z z = 9 7 .6 Q， 最后 在K a 波段实 现了 如图 三所 示 的
7、三级微型化带通滤波器。4 仿真及实测结果本 文 采 用d u r io d 5 8 8 0 基 片 ( 介 电 常 数 e r = 2 .2 2基片 厚 度0 .2 5 4 m m 金 属 厚 度0 .0 1 7 m m) 在k a 波 段 实 现 了 带 通 滤 波 器 ，整 个 滤 波 器 尺 寸 为5 .7 6 x 1 .9 2 m m，其 仿 真 及 实 测 结 果 如 图 四 . 通 带范围内实现最小插损 I MB , 通带带内纹波0 .4 d B , 带外抑制最高达到4 1 . 5 d B , 除高端稍有出 入外. 仿真与实测结果达到了较好的一致。侧试结 果01020加曾三一.闪沉
8、岑早之吸翻3 6 频 率 ( G H 劝图四实测及仿真结果图五锥型线馈电发夹式滤波器图六传统发夹式 U I R滤波is5 结论本文通过对传统发夹式滤波器进行改进， 采用利用锥形线两路祸合， 同时采用三角形拓扑 结 构 ， 实现了一个低插损，小 尺寸 滤波器。按照此方法设 计的 三级滤波器，通带范围内实 现降低 了 插损最小插损 1 .4 d B ，带内纹波小于。 A d B , 带外抑制达到4 1 .S d B ， 如两路谐振单元谐振频率 不同时， 可望在同一个毫米波段( 如K a 波段) 内实现两个 通带， 在未来的毫米波迅变频雷达接收机中得 以应用。参 考 文 献 1 M.Mk i m a
9、 t o . 2 M.M k i m a t o 3 M. S a g a w y ,S . Y a ma s h i t a Mi c r o wa v eS . Ya ma s h i t a : I E E E T r a nRe s o n a t o rs a n d F i l t e rs f o r W i r e l e s s Co mmu n i c a t i o n2 001s . MTT, 2 8 , 1 4 1 3 ( 1 9 8 0 )K . T a k a h a s h i ,M. Ma k i m o t o : I E E E T r a n s . MT l 几 4 2 , 1 2 8 7 ( 1 9 8 91 9 1
