微带双模滤波器的分析

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1、上海大学硕士学位论文(国∞∽图1．1几种典型的微带双模谐振器。(a)圆贴片(b)方贴片(c)圆环形(d)方环形(e)蜿蜒折环形图1．1中应用于每个双模谐振器的小微扰放置在45。对角线的位置。比如小缺口用于圆贴片和方贴片谐振器，小贴片用于圆环、方环、蜿蜒折环谐振器。除了图中所示结构外，双模谐振器也可以有另外的结构形式。比如说圆贴片变形为椭圆形用于耦合两个简并模式或方形贴片略微变形成长方形。为了比较，图1．1中的一系列微带双模谐振器被设计和制作，介质板的相对介电常数为10．8，厚度为1．27mm，圆环和方环谐振

2、器的线宽都为2mm，蜿蜒环形结构的四个角的线宽都为2mm，向内弯曲部分的线宽为1．5ram。表1．1中列出了这些谐振器的重要参数和测量结果。从表中可以看出这些谐振器的谐振频率相差无几但占据着不同的电路尺寸。其中蜿蜒环形结构的谐振器所占的尺寸最小，相对于圆形环、方形贴片、圆形贴片，其尺寸分别减小了53％，68％，2上海大学硕士学位论文76％。表中还给出了两个品质因数Q的值，分别是在有无铜镀层的情况下，他们的差别在于辐射效应。总的来说，微带谐振器的尺寸越小，辐射损耗越小，但导体损耗越大。表1-15种不同微带双模

3、谐振器的实验结果同样在介电常数为10．8，厚度为1．27mm的介质板上加工由双模微带蜿蜒环形谐振器构成的二端口带通滤波器。图1．2是滤波器的结构和测量值。图中尺寸为dXd的方形贴片连接在环内部的一个角上耦合一对简并模式。当d=O时，即在没有微扰的情况下，每个端口只有一个模式被激起。当端口1被激励时，方形贴片谐振器被激励的谐振模式对应于彤‰模，如果激励端口转变为端口2，相关简并模的场分布也旋转了90。，在方形贴片谐振器中对应的模式是TMo，。模。当d≠O时，无论激励在哪个端口，两个简并模式都被激起并互相耦合，

4、这就导致了谐振频率的分离。模式的耦合程度取决于d的大小，它也控制着模式的分离程剧51。16勰㈣涮—～⋯⋯⋯”——《粼器勖哪n四(G№)(口》(6)图1-2(a)二端口双模微带滤波器的结构图(b)滤波器的测量特性曲线上海大学硕士学位论文图1-3(a)显示了一个小型化四阶微带双模滤波器。滤波器的尺寸为20mmXlOmm，介质板的相对介电常数为9．8，厚度为0．5mm。滤波器是由两个蜿蜒环形结构的双模谐振器构成，每个谐振器的尺寸是7mmX7mm。两个简并模式的耦合系数曲线如图1-3(b)所示，水平轴代表微扰贴片边

5、长d的大小。从图中可以发现在一定范围内，耦合系数与微扰贴片的大小线性成比例；耦合系数与介质板的相对介电常数无关，因此，这种耦合是磁耦合。滤波器的仿真频率响应特性曲线Hz【51。图l一3(a)一个四端口双模微带带通滤波器的结构图(b)简并模的耦合系数曲线(c)滤波器的仿真频率响应4^m墨vc譬置董芝F謦粪鬟摹囊澎譬舌上海大学硕士学位论文2002年，AdrianG6ffu"把微带开环谐振器结构应用到双模带通滤波器的设计q日t6j，如图1-4(a)所示。图1．4(b)显示了随着微扰的增大，环形谐振器两个简并模的谐

6、振频率和耦合系数的变化情况。由于微带开环谐振器具有慢波效应，因而进一步实现了双模微带滤波器的小型化和宽阻带。这种谐振器结构相对于传统的贴片，交叉开槽贴片，方环，圆环谐振器尺寸大约减小了50％。仿真和测量的频率特性曲线如图14(c)所示。茁Pcm曲atioaIi∞，文删(b)’(c)图1_4(a)具有慢波开环谐振器结构的双模微带滤波器结构图(b)随着微扰的增大，两个简并模的谐振频率和耦合系数的变化情况(c)滤波器特性的仿真和实测结果根据通过改变双模谐振器的微扰大小和形状来实现不同类型的频率响应。比如说，用小切

7、角作为微扰的双模微带贴片谐振器的$21能产生切比雪夫特性；而用小贴片连接在角的外部作为微扰的双模谐振器的$21能产生椭圆函数特性。这主要是因为贴片谐振器微扰的形状决定了耦合的性质是感性还是容性。_屠港8U鼬蜃墨暮口墨★o式l口p芷豉叠叠口8譬上海大学硕士学位论文2004年，AdrianG6rfir又提出了一种新型的双模微带滤波器，通过改变微扰的大小既能实现切比雪夫又能实现椭圆函数特性阴。这种新型的双模微带环形谐振器有四个方形小贴片连接在谐振器的每个内角处，把其中一个连接在45。或135。处的小贴片作为微扰，

8、如图1．5所示。相对于传统的微带双模滤波器而言，这种新型的双模滤波器结构在用单个双模谐振器的情况下更加便利于实现切比雪夫或椭圆函数特性。图1-6给出了此环形谐振器的简易电路模型【81。●。。。。。．。．。。。J1．。。．．．。．_图1．5具有四角结构的微带双模滤波器结构图r⋯⋯⋯．。№pRe湖a哆⋯⋯⋯一．1图1-6四角结构环形谐振器的简易电路模型图l-7是通过全波电磁仿真的电荷密度分布图。从图1．7(a)qa可