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微带抽头线滤波器的设计
JOSEPHS.WONG,MEMBER,IEEE
摘要：这篇文章的主题是关于微带抽头线滤波器的一步一步的设计过程，并伴随着一定的设计曲线。除了微带线抽头线交指滤波器，也介绍了一种新型的抽头式的发夹型滤波器。计算发夹谐振器的无载品质因素的方程通过抽头的分析而得到。
I引言
抽头线滤波器已经由几个作者进行了阐述[1]-[3].两种常用的类型如图1(a)和(b)所示。
抽头线滤波器与传统的滤波器形式（其输入/输出端口部分首和尾部分都是平行耦合结构）相比提供了空间和节约成本的优势，因为其第一部分和最后一部分被排除不要。在终端部分的平行耦合结构变的紧密和结构实现变的不太符合实际的情况下表现出的更好的优势。相同的滤波器的性能仍然可以通过抽头来实现。很可惜，准确的抽头线滤波器的设计不是那么简单并且已有的技术理论不能直接微带线布局上。在目前已有的抽头线设计中，尽管Dishal方法很近似，但是也不能直接运用于设计。这篇文章的目的就是根Dishal的方法来获得可以直接用于设计微带抽头线滤波器设计的设计数据，在这篇文章中展示的仅限于交指线滤波器，如图1(a)所示，和发夹形滤波器如图2所示。计算由发夹型谐振器获得的无载品质因素的方程被推演出来。一步一步的滤波器设计过程，设计曲线，和样品滤波器的实验结果在如下给出。
II微带抽头式交指滤波器设计
在微带抽头式交指型滤波器的设计中，所需的参数需要第一级和最后一级谐振器的单载品质因素Q(Qs),其由抽头获得，以及相邻谐振器的耦合系数(K).一旦知道单载品质因素，图1(a)的抽头位置可以下式计算获得：
(1)
其中R激励源阻抗，Z0为滤波器的内阻抗。耦合系数可以由实验来确定，用过使用Dashal的程序来确定无载品质因素Q和相邻的一对谐振器的耦合系数。这种方法如图3所示，输入端的激励源通过电容松耦合到相同谐振器的开路末端。当谐振器2的两端被短路，仅谐振器1就是一个单调谐电路。其相应曲线如图4(a)所示。无载品质因素Q(Q0)被定义为：

交指型(b)梳妆新型
图1抽头式滤波器

图2抽头线发夹型滤波器
(2)
其中为3-dB带宽。如果谐振器2是开路，如图3所示，一对谐振器成为了双调谐电路。其响应曲线由图4(b)给出。一对谐振器的耦合系数由下式给出：
(3)

图3耦合系数的测量

(a)单调谐电路响应(b)双调谐回路响应
图4电路响应
耦合系数(K)是由此实验确定，是基于微带线的宽度(W1,W2)和谐振器之间的距离(S12)。在Dishal的方法中，每个谐振器的微带线宽度可以选为相等并且距离的变化可以获得不同的耦合系数。如图5所示，对于所选的每一对谐振器，用的一个点可以获得一个作为函数K(S/H,K)的一个点。因此，通过选择每对谐振器间可实际实现的间隙的多对谐振器数目，可由实验获得由S/H确定的关于K的函数。图6的设计曲线是通过这种方式在（#5880Duroid,RogersCorp）的介质基板上确定的，其中W/H=1.8，即单根微带线的阻抗大约为70（这种微带线的阻抗选择建立在一种已经常用的70滤波器的内阻抗）。根据此设计曲线，任何使用这种并且相同的条件下的滤波器，在图6中描述的一定范围内的耦合系数都可以用来进行设计。一个关于一步一步设计微带交指线滤波器通过抽头馈电的方式的特例在如下进行阐述。

图5多对谐振器确定不同的耦合系数

图6抽头式交指型滤波器的实验设计曲线
滤波器的指标为8极点，带内切比雪夫波纹为0.1-dB，带宽为25%，频带范围为950到1225MHz。将要设计的滤波器在图7中进行了阐明。设计此滤波器的第一步是确定其3-dB带宽。因为通带带宽是275MHz，中心频率在1087.5MHz[5,pp.8-12]，根据第5条曲线利用关系式可得3-dB带宽为288MHz。对于最大功率转移终端，此滤波器的归一化的单载品质因素和归一化的耦合系数()在[5,TableVII,pp.8-28]中给出。则

其滤波器的实际耦合系数（K’s）可以由表达式[1]计算得出：
(4)
滤波器的实际尺寸（第一个滤波器）在表I中进行了总结。最后一步计算输入输出抽头的位置()。通过一起使用(1)和下列关系[1]：
(5)
的值可以被确定。对于一个50-(50-)源阻抗和70-(-)的滤波器内阻抗，计算可得0.223，或者。也可以通过图8的图表计算获得，是[1,Fig.2]的拓展。

图78极点微带抽头线交指滤波器
表一
样例滤波器尺寸

通过使用图9的设计曲线，具有相同指标的第二个滤波器（滤波器2）除了带宽增加到32%外被设计在了厚度为1.270mm，99.5%的氧化铝基板(=9.8)上。这个滤波器的尺寸可以由如下的相同的过程来确定，并在表I进行了总结。对于此滤波器，相应的阻抗值选为R=5