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一种新型的双模双通带滤波器的设计方案

作者: 时间:2014-02-12 来源:网络 收藏

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/259574.htm

如图3(a)所示,表面电流主要分布在阶梯谐振器的左边和右边,电流是从右边支节流向左边支节,而且对称T型支节对奇模是没有影响的,这就是奇模的电流分布特性。

图3(b)显示了偶模的电流分布,整个都有电流分布。从图中可以观察到,电流从两个T型支节流入阶梯阻抗谐振器,再流向两端的支节,而且关于对称面AA′对称。

2 滤波器设计实例

为了验证以上的理论分析,采用文中所讨论的设计了一个应用于。滤波器的设计指标为:第一个通带的 中心频率为2.4 GHz,应用于WLAN频段;第二通带的中心频率为3.5 GHz,应用于WiMAX频段;带内插入损耗小于1 dB,带内回波损耗都为-20 dB,在上阻带3.8~6.9 GHz内,抑制要大于20 dB.采用的介质板的介电常数为2.2,厚度为0.508 mm,损耗角正切tan δ =0.000 9,铜箔厚度为0.018 mm.

基于以上设计指标,首先根据给定的第一通带的中心频率确定半波长谐振器的尺寸,而后调节对称T型开路支节长度,大致达到第二通带的中心频率。通过建 模仿真,最终确定了谐振器的物理尺寸,得到滤波器的版图如图4所示,尺寸大小为14.03 mm×31.48 mm,对应的波导波长为0.15λg × 0.34λg,总的面积为0.051λ2g,其具体的物理尺寸如下:

W0 = 1.54 mm,Wt = 0.57 mm,Lt = 3.12 mm,S =0.99 mm,W1 = 0.8 mm,W2 = 2.46 mm,W3 = 0.72 mm,W4 =0.94 mm,L1 = 19.47 mm,L2 = 4.12 mm,L3 = 2.63 mm,L4 = 3.33 mm,L5 = 0.79 mm,L6 = 17.86 mm.

由图4 可知,源/负载与第一/二个采用的是抽头馈线耦合,两双模谐振器的两边支臂相互耦合。这样的结构有利于两个通带的调节和结构的紧凑。

双模谐振器级联的耦合原理如图5所示。图中的S 表示源,L 表示负载。

从图5中可以看出,源与第一个谐振器和第二个谐振器的奇模偶模都有耦合,负载也与第一个谐振器和第二个谐振器的奇模偶模都有耦合。第一个谐振器的奇 模与第二个谐振器的奇模耦合,构成第一个通带;第一个谐振器的偶模与第二个谐振器的偶模耦合,构成第二个通带,这样就形成了一个双模双通带的滤波器。

图6 显示了滤波器在不同间距S 的情况下带宽的特性。可以看到,S 能有效地调节滤波器的带宽特性,当间距S 从0.6 mm增加到1.1 mm时,滤波器的两个带宽明显减小。因此可以调节S 参数来得到想要的带宽,而且滤波器的其它特性几乎不变。

图7为该双模滤波器的仿真结果,此结果达到了设计的要求。第一个通带的中心频率为2.45 GHz,第二个通带的中心频率为3.52 GHz,它们的带内的反射系数都小于-20 dB,而且在带外产生了三个零点TZ1,TZ2 , TZ3,其频率分别为1.98 GHz,2.93 GHz,3.935 GHz,其衰减分别为-54.3 dB,-40.7 dB,-58.1 dB.而且在上阻带3.78~-6.94 GHz内,其衰减达到-20 dB 以下,具有非常好的带外抑制能力。

图8为加工实物图,可以看到其尺寸比传统的双通带滤波器小很多,说明双模谐振器具有小型化的优点。

这里使用的测试仪器为Agilent 公司的E5071C 矢量网络分析仪,在常温条件下对制作的双模滤波器进行测试,实际测量结果与仿真结果非常吻合,如图9所示。

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