发夹式耦合线微带滤波器的设计.pdf

2007NO.05
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工业技术
发夹式耦合线微带滤波器的设计

吴东升包建晔
(安徽建筑工业学院计算机与电子信息工程系合肥230022)

摘要:随着无线通信的发展,对通信系统的性能的要求越来越高,微波滤波器在通信系统中起着越来越重要的作用。性能良好的滤波
器能充分利用频率资源、扩充系统容量、很好地抑制带外信号的干扰、改善通信服务。本文分析了微波滤波器的特性，介绍了微
波滤波器的发展及其在微波通信中的作用。针对、(3dB带宽)、(阻带带宽)、带外抑制≥50dB的
滤波器的技术指标，描述了该滤波器的设计方法、设计原理、CAD模拟仿真过程；给出了设计仿真结果。
关键词:带通滤波器微带滤波器发夹耦合微带线
中文分类号:TN722.3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2007)02(b)-0029-02

1前言沃兹原型要陡峭的多。因此，切比雪夫原型3.3确定滤波器的结构
微波滤波器作为微波通信的重要器件之滤波器经常在微波滤波器设计中用到。滤波器的结构有:梳状结构、发夹结
一,得到了不断的发展。其种类繁多，按其椭圆原型滤波器插入衰减为:构、平行耦合结构等等。
所用传输线的类型来分，就可分成波导滤波我们设计的是发夹式耦合微带线式带通
器、同轴线滤波器、带状线滤波器和微带滤椭圆滤波器不仅在通带内出现等波纹变滤波器。如图一所示
波器等等。化，而且在阻带内也有等波纹变化，从而使
为了降低损耗，采用封闭结构的同轴线得其通带到阻带的过渡变化非常陡峭。
和波导来制作滤波器,这样防止了辐射损耗，对于综合设计原型低通滤波器，首先要
提高了工作性能。但同轴线和波导的最大缺确定滤波器的阶数n。通过插入衰减特性表
点是体积、重量大。随着空间电子技术（例及其带外衰减的性能要求，可以确定阶数
如空用雷达技术和其它空用电子设备，卫星n。当n确定后，原型低通滤波器的网络结
通信设备等）的发展，设备的体积和重量成构就确定了，而原型低通滤波器的各参数则3.4确定设计方法
为一个主要矛盾。此外，同轴线滤波器和波可以通过查表或者通过计算机计算获得。如上所述，滤波器的设计方法有最大平
导滤波器还存在加工量大，成本高，调整不2.2微波带通滤波器的频率变换坦度法，切比雪夫法或者准椭圆滤波器设计
易等缺点。带通滤波器可以通过频率变换函数，借法等等。
而微带滤波器采用印刷电路的方法，把助原型滤波器设计原理进行设计。由于设计的是带通滤波器，按照切比雪
微带印刷在很薄的介质基片上，其横截面尺常用的频率变换函数有下面的两种：夫原型设计出的带通滤波器虽然在通带内衰
寸比波导和同轴线小的多。此外，整个电路第一种:减的变化有起伏波纹，但不超过预先给定
元件共用接地板，只需由导体带条构成电路值；并且在此条件下，可得到相当陡峭的带
图形，这样使整个电路结构大为紧凑，较好外衰减特性。因此我选用的是切比雪夫原型
地解决了小型化问题。但微带电路的半开放
式中，为带通滤波器的截止频率，滤波器来设计。
性，其损耗较大。随着微带滤波器制造工艺
为中心频率，W为相对带宽，即:3.5参数计算
的不断进步，以及高性能材料如高温超导材计算结果如下:
料的不断涌现，又像微波固体倍频器，微波
;Zoo(1)33.20944,Zoe(1)66.79056,ZH(1)
固体混频器等这些微波固体器件相当大部分47.09646
被做成微带集成电路形式，因此微带滤波器第二种:
Zoo(2)39.50373,Zoe(2)49.81672,ZH(2)
得到了迅速的发展。44.36154

Zoo(3)40.60590,Zoe(3)48.46454,ZH(3)
2微波滤波器的基本原理44.36154
上式中为中心频率，W为相对带宽，
2.1原型低通滤波器
w10.90，s10.24,l115.80
对于原型低通滤波器的设计，通常用归它们分别为:
w21.22,s21.15,l215.27
一化频率代替真实频率，
w31.22,s31.46,l315.37
然后根据这个特性进行网络综合，得到的滤;
波器被称为原型低通滤波器。原型低通滤波对于窄带微波带通滤波器来说，一般选4滤波器特性的软件模拟
器是滤波器设计的主要依据。通常用的原型用第二种频率变换公式。根据上面设计的参数作为原始参数，利
低通滤波器主要有巴特沃兹（最大平坦）原
型滤波器、切比雪夫（等波纹）原型滤波3微波滤波器的设计
器和椭圆函数原型滤波器。3.1已知所设计的滤波器的相关参数为
巴特沃兹原型低通滤波器的带内插入衰中心频率:3dB
减为:带度:
阻带带宽:
在通带外处的带外插入衰减为:
带外抑制:≥dB通带衰减:2.5≤dB
驻波比:≤1.3
巴特沃兹滤波器具有单调下降的幅频特介质片的相对介电常数εr=9