一种抽头式梳状滤波器的设计

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3、方便快捷，并且实践证明这种方法比较准确，为抽头式滤波器的设计提供了一种更有效的方法。关键词有载品质因数；群时延；抽头式1.引言微波滤波器在微波毫米波通信，卫星通信，雷达，导航，制导，电子对抗，测试仪表等系统中有着广泛的应用，由于小型滤波器在高频器件中体现出许多优点,如体积小,重量轻,插损小,而且在宽频带中对谐振有很好的抑制作用，精确而又快速地设计各种滤波器成为人们普遍关注的问题。梳状滤波器由于采用了较大的加载电容，使其谐振线小于八分之一波长，其结构紧凑，体积小，强度高，应用范围广，其理论部分已在参

4、考文献中有详细的阐述。圆杆梳状线滤波器由于谐振杆采用了圆杆因而其加工难度降低，容易保证技术指标的实现，其功率容量比矩形杆梳状滤波器高，具有比矩形杆梳状滤波器优良的性能。本文主要论述了抽头式输入输出结构的梳状滤波器，在结构上更加紧凑，并且抽头单元对滤波器整体性能的影响较大，所以传统基于等效电路法所设计的微波滤波器调试难度大，研制周期长。在滤波器设计中，有载品质因数起到了至关重要的作用，因为提供了滤波器和外部电路的关系，保证了输入输出的阻抗匹配，决定了输入输出单元。本文利用提取有载品质因数的办法来得

5、到输入输出单元的初值，比传统的等效电路法更方便快捷。2.梳状滤波器的设计所谓有载品质因数，就是终端电阻反射到第一个串联（或并联）谐振器中所得的值，按此定义以及倒置变换器的定义，如图1所示，左端的终端电阻反射到第一个串联谐图1带有倒置变换器的低通原型滤波器振器中的电阻是z（由J变换器构成的并联谐振器回路定义方法相同），由低通到带通的频率变换，可以求得带通滤波器中串联谐振器的感抗为=，故其有载品质因数值是==同样得出第个谐振器的有载品质因数值是==（为归一化的频率，为相对带宽）由于=，，其中为谐振角频

6、率。同时有载品质因数还可以通过在谐振频率处的群时延来提取，由，，又有耗电路中的无载品质因数，故同时有载品质因数还可以通过在谐振频率处的群时延来提取，由上式可得，由群时延的定义可得的群时延为=从上式可以看出，在谐振状态下即=0时，群时延达到最大值，为这样就可以得到所要提取的有载品质因数3.梳状滤波器的设计实例及仿真优化本文设计了一个抽头式切比雪夫型梳状滤波器，其主要技术指标如下：中心频率为=586MHz；通带带宽为=120MHz；即相对带宽为BW=20.5%；带内插损≤1.8dB；带内驻波ρ≤1.5

7、；带外抑制在±220MHz处≥60dB；体积要求≤180×80×25（）输入输出方式标准SMA抽头分析滤波器的设计指标，由切比雪夫原型查表得当n=10时，带外在>706MHz和<466MHz的地方衰减大于60dB，得到=1，=0.8196，=1.4369，=1.8192,=1.7311,=1.9362,=1.759,=1.9055,=1.6527,=1.5817,=0.7446,=1.1007。利用低通元件值可以得到有载品质因数=3.998，再利用的群时延提取出所需的有载品质因数，结构如图2所示，

8、抽头线高度与有载品质因数的关系曲线见图3。图2单加载谐振器的结构图图3抽头线高度与有载品质因数的关系曲线从图3可以得到抽头高度为=35.8，这时=4.8。该滤波器对寄生通带没有严格要求，取谐振杆的高度为69（略大于=64）。这主要考虑到滤波器的中心频率比较低，如果将谐振杆的高度设置为（），那么终端加载电容量很大，用螺钉加载实现时，螺钉打入会太深，结构实现和加工难度较大；再者，谐振杆压缩的越厉害，其无载品质因数会越低，带内插损也会相应增加。表1为经过HFSS优化后所得的尺寸。表1经过