悬置线交指滤波器的设计

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1、悬置线交指滤波器的设计［摘要］木文主要介绍了悬置线交指滤波器的设计、仿真和优化。包括如何计算参数、仿真及电路实现等。通过仿真得到滤波器响应曲线，实验结果与理论计算吻合很好。因其性能的优良，在微波系统小得到广泛应用。［关键词］悬置线交指滤波器0引言悬置线的结构形式如图（1）所示.印制有微波带线电路的玻璃纤维加强聚四氟乙烯基片（典型的基片名称是RT/Duriod系列）悬置于铝腔体屮。由于悬置线特殊的结构，它的场主要分布在空气中,而不象带线和微带线主要分布在介质中，因它具有高的Q值，适于作宽带的、高阶、低损耗、高选择性的微波滤波器，同理，其温度特性、稳定性都很好。1设计过程由于需要设计一种2-4

2、GHz的滤波器，要求它的相位一致性达到2”，这就盂要滤波器设计十分准确，减少调试量。我们采用悬置线交指滤波器设计，以获得较髙的Q值和比较容易实现的线宽和间隙。根据悬置线的结构形式，设混合介质基片的有效介电常数为ere,空气介质的相对介电常数为£rl=l,介质基片的相对介电常数为£r2,则根据平板电容公式可得冇效介电常数：族"“2碣2-4屁2-1）对于谐振器Z间的等效介电常数取平均值，即初步选用Lar-0.ldB的等纹波切比雪夫型响应，其相应的带通滤波器结构选用宽带终端开路交指滤波器.已知fl=2GHz,f2二4GH刁,fO-3GHz.材料选用RT/Duroid5880,取级数为10级时，归

3、一化元件值为：g0=lgl=l.1999g2=l.4481g3=2.1444g4=l.6265g5=2.2253g6=l.6418g7=2.2046g8=1.5821阴二1.9628gl0=0.8853gll=l.3554根据以上有效介电常数计算公式，并参照《现代微波滤波器的结构与设计》，计算出每个谐振器的归一化单位长自电容和互电容。再根据参考文献3,综合出2-4GHz滤波器尺寸数据如表（1）所示：谐振器宽度谐振器间隙谐振器长度Wl2.6SI0.I23.3W2l.8S20.5223.3W32.0526S30.654923.3W42.0737S40.67723.3W52.0823.3表（1）

4、2-4GHZ滤波器设计数据2仿真结果和试验结果用HP-ADS建立模型，仿真后发现滤波器响应不好，驻波比较大，调整第一节谐振器的宽度和间隙得到图（2）的仿真结果。由于采用终端开路形式，在滤波器开路端接上开路卩以便考虑滤波器的开路效应。mld0

5、看出滤波器响应是比较好的，由于加入了开路节仿真发现谐振器的长度比计算所得的长度缩短了1mm左右。根据仿真得到的数据加工了滤波器，实际滤波器响应曲线如图(2)所示。比较仿真和实际测试结果，我们发现实际结果驻波比仿真结果大，这主要是由于加工误差引起的。CHI：A-M-0.70dBCH2：B-M-12.02dB2Q・0dB/REF0・00dB,5・0d6/rHer.00dd‘27(3#SGSFIllTEH•*?*1I■CASA-0.70dB2・07?6P5GHr图(3)2-4GHz悬置线交指滤波器实际测试结果3结论悬證线交指滤波器由于具有Q值高，结构紧凑，易于调试等优点，在微波系统屮应用十分广泛

6、。通过分析仿真和实验结果，发现用此方法做的滤波器具有优良的性能，特别是在计算频率和带宽方面精确度很高，理论计算与实验结果一致。该滤波器的实测技术指标达到了较高水平，远远超过了微带滤波器。HP-ADS提供的仿真优化设计方法能够解决实际工作屮对悬宣线交指滤波器仿真和优化的难题。4参考文献[1]甘木祓、吴万春《现代微波滤波器的结构与设计》科学出版社1974[2]PRAKASHBHARTTAaComputer-AidedDesignModelsforbroadside_coupledStriplinesandMillimeterSubstrateMicrostripLincs”IEEEMTT's,

7、VOL36,NO.11,NOV1988[3]GiovanniAlessio4tInterdigitaiDesignFormsLow-costBandpassFilters"MICROWAVES&RF,NO.77-85,SEP1997