一種小型化微波寬帶帶通濾波器及其工程設(shè)計(jì)

　　3 設(shè)計(jì)實(shí)例及測(cè)試結(jié)果

　　11GHz和15GHz頻段為微波傳輸系統(tǒng)常用頻段，按照國(guó)際通信聯(lián)盟(ITU)的頻段劃分，其工作通帶的相對(duì)帶寬分別為8.93%和6.61%，全通帶的濾波器屬于寬帶濾波器。因?yàn)樾⌒突男枨?，同時(shí)又要通過(guò)PCB工藝實(shí)現(xiàn)加工，所以選擇介質(zhì)基材要求其介電常數(shù)εr盡可能高一些。本文的實(shí)例選擇的是0.635mm厚的ARLON AD1000板材，其標(biāo)稱(chēng)的相對(duì)介電常數(shù)為10.2;兩側(cè)的端口(插入式微帶線(xiàn)饋電)匹配50Ω的阻抗，以便于整個(gè)射頻系統(tǒng)相匹配。圖4為11GHz和15GHz頻段的小型化微波帶通濾波器的實(shí)物，其最終的具體尺寸參數(shù)如表1所示。

　　考慮到匹配端口對(duì)所在腔體本身的影響，本設(shè)計(jì)引入一個(gè)調(diào)節(jié)變量t(如圖1所示)，使第1個(gè)腔和第4個(gè)腔之間產(chǎn)生“微擾”，但不形成較大的交叉耦合或者在較遠(yuǎn)的頻段內(nèi)產(chǎn)生耦合，改善匹配的同時(shí)，不影響兩側(cè)邊帶的抑制性能，使頻響曲線(xiàn)盡量對(duì)稱(chēng)，即要求2<t/φ<3。圖6和圖7分別為11GHz和15GHz頻段的小型化微波帶通濾波器性能的仿真和測(cè)試曲線(xiàn)對(duì)比，從結(jié)果看，其一致性相對(duì)較好，性能可以滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，其中插入損耗(即S12)測(cè)試曲線(xiàn)包含兩端額外的SMA接頭的損耗，未作任何扣除。通過(guò)比較，實(shí)際測(cè)試曲線(xiàn)與仿真曲線(xiàn)存在略微的頻率偏移，除制版加工的偏差外，主要的原因是介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)的偏差所致，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)留有一定的頻帶余量以保證指標(biāo)的達(dá)成。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　本文介紹了基于SIW結(jié)構(gòu)的小型化微波寬帶帶通濾波器結(jié)構(gòu)以及改善匹配的調(diào)節(jié)方式，并總結(jié)了此類(lèi)結(jié)構(gòu)在工程上的設(shè)計(jì)優(yōu)化流程。在此流程基礎(chǔ)上，通過(guò)11GHz和15GHz兩個(gè)典型的微波通信頻段的實(shí)例表明，仿真和測(cè)試曲線(xiàn)一致性相對(duì)較好，滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)需求，同時(shí)也驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法、流程的合理性和有效性。該小型化濾波器不僅整體結(jié)構(gòu)緊湊，易于集成，而且生產(chǎn)工藝成熟、且成本較優(yōu)。

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