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1、《现代电子技术》2007年第23期总第262期þ通信与信息技术ü扇形微带短截线型滤波器的设计魏新泉,张绍洲(新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830008)摘要:采用扇形微带短截线作为滤波器的基本单元,设计出具有宽频特性的滤波器,在微波平面电路的设计中有着良好的应用前景。通过设计扇形微带短截线单元的物理尺寸,能够实现特定频段的高选择性滤波器。用ADS和HFSS对这种新型滤波器与传统直形滤波器进行了特性对比,在特性方面,新型滤波器比传统滤波器具有更陡峭的过渡带和更宽的频带等优点;在结构方面,新型滤波器电路相对传统滤波器可以减少基板面积。关键词:扇形短截线;滤波器;微
2、带线;ADS;HFSS中图分类号:TN71315文献标识码:B文章编号:10042373X(2007)232077203DesignofRadialMicrostripStubFilterWEIXinquan,ZHANGShaozhou(CollegeofElectricalEngineering,XinjiangUniversity,Urumqi,830008,China)Abstract:Thefundamentalofdesigningradiallinestubshavebeenwidelyappliedinmicrowaveplanarcircuits
3、andcandesignwithawidefrequencycharacteristicofthefilter.Thedesignofradialstubsoftoppingthephysicalmodulesizecanachievespecifichighfre2quencyselectivefilter.UsingtheADSandHFSStocontrastthisnewtypeoffilterwiththetraditionalstraight-stubfilteroncharac2teristicsoffilter,incharacter,newfi
4、lterissteepertransitionzoneandthewiderbandwidthadvantagesthanwiththetraditionalfilter.Onthestructuralside,newfiltercanreducemoretheareaofthesubstratethanthetraditionalfilter.Keywords:radiallinestub;filter;microstripline;ADS;HFSS再用ADS和HFSS仿真软件对设计的这种新型滤波器进1引言行分析验证。微波滤波器是用来分离不同频率微波信号的一种
5、器2分析与设计件,他具有选择频率的特性。目前由于在雷达、微波、通讯等部门,多频率工作越来越普遍,对分隔频率的要求也相2.1扇形短截线应提高,所以需采用大量的滤波器。传统滤波器采用直形扇形微带线是一种有用的微带线,他在微波电路中的短截线作为分支线,这种结构原理简单、易于设计,但由于很多地方用来实现阻抗匹配和组成RF电路,比如放大传统直形短截线与主传输线的连接处较宽,所产生的不连器、滤波器和混合器。扇形微带短截线(radiallinestub)的结构如图1所示。根据文献[4,5],微带扇形短截线输入续性影响较大,并且传统直短截线之间的间距较小时会出电抗可以由下列关系
6、式给出:现谐振,所以使得电路结构不紧凑,并且对应的特性曲线[1]h360cos(θ1-φ2)的过渡带不够陡峭。本文采用的扇形短截线作为分支Xin=Z0(r1)(1)2πr1αsin(φ1-φ2)[2]线,在很大程度上改善了上述的不利影响。N0(kr1)J1(kri)tanθ1=,tanφi=-,i=1,2(2)本文采用的仿真软件ADS是一款微波电路和通信系J0(kr1)N1(kri)统仿真软件,而另一款仿真软件HFSS是一种三维电磁仿120π221/2Z0(r1)=[J0(kr1)+N0(kr1)]·真软件,能计算任意形状三维无源结构的S参数、全波电εr22-1
7、/2磁场和3dB带宽。HFSS是目前惟一以物理原型为基础g[J1(kr1)+N1(kr1)](3)的高频设计解决方案。k=2πεre/λ0(4)此前只有把扇形微带线作为有源偏置电路进行研究,we=(r1+r2)sin(α/2)(5)但没有将扇形微带线应用在无源滤波器中。本文则采用在式(3)中,Ji(x)和Ni(x)是第一类和第二类贝塞可作为电抗元件的扇形短截线结合文献[1,3]中的滤波器尔函数,α扇形微带短截线的角度,εre是等效介质常数,λ0设计原理的方法,设计一了种新型的扇形短截线滤波器,为自由空间波长,r1和r2是扇形微带线的内、外半径,h,w分别是介质基
8、片的厚度和微带宽度,we
