一種可以減小尺寸的帶通濾波器

1 引言

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，帶通濾波器（BPF）是一種重要的微波器件。目前，許多學(xué)者針對(duì)BPF性能的改進(jìn)已做了大量廣泛而深入的研究，比如小型化，輕質(zhì)量，低損耗以及較高的品質(zhì)因數(shù)Q等。

為了實(shí)現(xiàn)帶通濾波器的小型化，已提出了各種濾波器結(jié)構(gòu)，如導(dǎo)體支持共面波導(dǎo)(CBCPW), 慢波結(jié)構(gòu)，四分之一波長短諧振器，階躍阻抗諧振器(SIR)的使用，以及由周期性加載不平衡階梯阻抗微帶線設(shè)計(jì)成的發(fā)夾線諧振器。

本文的目的是介紹一種新的基于共面波導(dǎo)（CPW）饋電的SIR帶通濾波器，可以達(dá)到減小濾波器尺寸的目的。SIR，是由兩條具有不同阻抗特性的傳輸線構(gòu)成的，與單位阻抗諧振器(UIR)相比，SIR具有較好的雜散特性。在本文所設(shè)計(jì)的濾波器中，用一個(gè)方形環(huán)作為諧振器，并且將方形環(huán)和CPW分別置于介質(zhì)層的不同面。濾波器中的SIR結(jié)構(gòu)是由方形環(huán)上的一些開槽組成的，這使得濾波器實(shí)現(xiàn)了尺寸減小的目的。濾波器的設(shè)計(jì)將在文章的第二部分中詳細(xì)的介紹。在第三部分，通過與一般帶通濾波器的性能進(jìn)行分析和比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的SIR帶通濾波器的小型化特性。

2 基于CPW饋電的SIR帶通濾波器的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于CPW饋電的SIR帶通濾波器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。CPW置于介質(zhì)層的地板面，而方形環(huán)則在介質(zhì)層的另一面。其中，介質(zhì)層的介電常數(shù)為er=6.03，厚度為h=0.8128mm。方形環(huán)外的外環(huán)長度為L=22MM，圓環(huán)的寬度為W=2mm。在CPW的終端，將CPW設(shè)計(jì)為一個(gè)T型結(jié)，并且將兩個(gè)CPW沿方形環(huán)的對(duì)角線對(duì)稱的放置。為了使CPW的特性阻抗為50Ω，CPW尺寸的選擇也是極為重要的。在本文中，CPW的尺寸為L_f=16mm，W_f=1.4mm。此外，CPW的中心導(dǎo)體部分的寬度為W_c=1.4mm，而其與地之間的縫隙寬度為W_g=0.2mm。在SIR結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，方形圓環(huán)上開槽的長度為L_c=1.5mm，L_g=0.5mm。

圖1 CPW饋電的SIR 帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖

圖2 SIR帶通濾波器的仿真結(jié)果和測量結(jié)果

圖3 SIR帶通濾波器的實(shí)物圖