基于枝节加载超宽带滤波器设计

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1、基于枝节加载超宽带滤波器设计　　【摘要】本文提出了一种具有新型枝节加载谐振结构的超宽带滤波器，具有良好的超宽带特性，其3dB带宽为2.65GHz-10.95GHz，并且通带内3.18GHz-10.46GHz的范围内S11>20dB。通过仿真的结果可以表明使用本文采用的枝节加载形式，可以实现滤波器良好的的选择性以及阻带特性。【关键词】超宽带；带通滤波器；枝节加载；阻带抑制1.引言自2002年美国联邦通讯委员会（FCC）批准把3.1GHz到10.6GHz之间的频段分配给超宽带通信系统使用[1]以来，小型化，高性能已经成为了超宽带无线通信系统的必然趋势[2-5

2、]。文献[2]中首次提出了基于多模谐振器的超宽带滤波器设计方法。文献[3]中为了改善这种基于多模结构超宽带滤波器的高阻带特性，采用了多枝节加载的谐振器结构。此外，为了提高超宽带滤波器的选择性，在文献[4]中提出了一种阶梯阻抗枝节加载的谐振器结构。本文提出了一种具有新的枝节加载谐振器结构超宽带滤波器。结构为使用圆形开路阶跃短截线为中心枝节，通过圆形谐振器控制奇偶模式的分布；通过短路和开路枝节控制带外抑制。该滤波器具有小尺寸，良好选择性等优点，为设计新型的超宽带滤波器提供了新的思路。42.超宽带滤波器的结构由文献[6]中首次使用圆形开路阶跃短截线单元进行超宽

3、带滤波器的设计。在文献中可以知道这种单元具有低通特性，并且其截止频率会随着半径R的增大而减小，边缘响应也随之变得都陡峭。这样，我们可以使用加载其他枝节引入传输零点的方法得到好的阻带特性。图1为所设计超宽带滤波器的整体结构。整体电路左右对称，使用介电常数为10.2，厚度为1.27mm的RogerRT/duroid6010介质基板，端口阻抗为50Ohm。考虑的制作工艺的难易度和可行性，所有微带间缝隙宽度不小于0.1mm，且金属化过孔的半径不小于0.1mm。这里和为枝节的特性阻抗以及电长度。当分别等于0o，90o，180o的时候，分别等于0，，0，分别等于，0

4、，。由此可以得到，当超宽带滤波器的中心频率的的时候，由短路枝节可以得到两个传输零点，并且能提高滤波器的选择性。而又由于开路枝节的存在，当开路枝节的电长度等于带外频率抑制点的1/4波长的时候，能够提高带外阻带的性能。在这篇文章里，我们设置带外抑制频率点为15GHz。通过以上的分析，一个新型的枝节加载超宽带滤波器就可以得到，电路的初始尺寸也可以由上述分析得到，最后使用HFSS进行仿真和优化。3.仿真结果与分析4通过HFSS仿真得到的仿真曲线如图3所示。从图中可以看出，滤波器测试带宽为3.18GHz到10.46GHz，且通带两端具有较好选择性，插入损耗小于0.

5、25dB，带内时延平坦，其20dB阻带抑制范围可以达到15GHz，从而验证了设计的有效性。此外该滤波器结构紧凑，物理尺寸为16.6mm×13mm。4.结论本文提出了一种新的枝节加载谐振器的设计思路并分别设计了一种新型的超宽带滤波器。经过仿真验证，表明该滤波器具有结构紧凑、带宽宽、带外抑制良好等优点。参考文献[1]“RevisionofPart15oftheCommission’srulesregar-dingultra-widebandtransmissionsystem，”Tech.Rep.ET-Docket98-153，FCC02-48，Apr.20

6、02.[2]L.Zhu，S.Sun，andW.Menzel，“Ultra-wideband（UWB）bandpassfilterusingmultiple-moderesonator，”IEEEMicrowaveWirelessComponentsLetters，vol.15，no.11，pp.796-798，Nov.2005.[3]R.LiandL.Zhu，“CompactUWBbandpassfilterusingstub-loadedmultiple-moderesonator，”IEEEMicrowave.WirelessComponentsLe

7、tters，vol.17，vo.1，pp.40-42，2007.4[4]Q.X.ChuandX.K.Tian，“DesignofUWBbandpassfilterusingstepped-impedancestubloadedresonator，”IEEEMicrowaveWirelessComponentsLetters，vol.20，no.9，pp.501-503，2010.[5]X.Y.Zhang，J.X.ChenandQ.Xue，“Dual-bandbandpassfilterusingstub-loadedresonators，”IEEEMic

8、rowaveWirelessComponentsLetters，vol.17，n