小型化ku波段带通滤波器的设计

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1、万方数据第30卷第2期2008年4月压电与声光PIEZOELECTECTRICS&ACOUSTOOPTICSV01．30No．2Apr．2008文章编号：1004—2474(2008)02—0130—03小型化Ku波段带通滤波器的设计魏强，邓学文，唐小艳，唐京洲(四川压电与声光技术研究所，重庆400060)摘要：介绍了一种Ku频段带通滤波器的设计方法，采用电磁仿真软件和Matlab软件给出了滤波器的物理结构和仿真结果，同时给出一个滤波器的设计实例和测试结果。利用制作简单的圆棒内导体结构，采用梳状线与同轴腔相结合的方式，实现窄

2、带带通滤波器，达到结构紧凑，性能优良的特点。设计实例证明了方法的有效性。关键词：带通滤波器；梳状滤波器，耦合矩阵中图分类号：TN65文献标识码：ADesignofMinuatureKuBandBand—passFilterWEIQiang，DENGXue-wen，TANGXiao-yan，TANGJin-zhou(SichuanInstituteofPiezoelectric＆Acousto-optieTechnology。Chongqing400060。China)Abstract：Thispaperintroducesa

3、designmethodofKubandmicrowavebandpassfilter．WiththeaidofEMsimulationsoftwareandMatlabsoftware，thephysicalstructureandsimulationresultswasgiven．Filterdesignex—ampleandtestresultwasalsoprovided．Withthesimpleinnerconductorrodstructure，narrowbandbandpassfilterwasimplem

4、entedbycombiningcomblinewithcoaxialcavity．Thisfilterwascompactinstructureandexcellenceinperformance．Theexampleverifiedthevalidityofthemethod．Keywords：bandpassfilter；comblinefilter；couplingmatrix在许多通信设备中，对滤波器尺寸的要求越来越高，即迫切要求研制小型化、高性能的微波滤波器。通常，Ku波段的带通滤波器都采用波导形式，具有插损小，

5、品质因数Q值高的优点，但外形尺寸大，不易直接集成在收发信机中。微带线发夹滤波器虽然体积较小，但插损大，抑制度低。因此，根据使用要求，本文设计了一种基于同轴梳状线结构的Ku波段带通滤波器，结构紧凑，性能指标好，可方便地与电路安装制作在一起。本文作者通过网络综合的方法将滤波器的技术指标转化为耦合矩阵。并采用合适的结构实现耦合矩阵的各个单元，完成滤波器的设计。1理论分析1．1梳状滤波器设计原理梳状线带通滤波器是一种能得到宽阻带的带通结构，由数个TEM模谐振器问直接耦合的平行耦合线阵列构成。各相邻谐振器的同一端均被短路，而另一端经过

6、一集总电容Csi接地。在此滤波器中，谐振器间的耦合由平行耦合线间的边缘场得到[1吨]。梳状线滤波器的各谐振器顶端的集总电容岛很大，以使谐振线长度更短和滤波器很小，同时使滤波器的寄生通带离中心频率更远，从而具有更好的阻带特性。1．2广义切比雪夫多项式逼近任意的二端121无耗滤波器网络都是由一系列相互耦合的N级谐振器所组成，其传输和反射函数都可表示为N阶多项式，即』S1I(曲一黜㈣【s2l(∞)一丽PN(co)式中e一了面面1亏·PFNN((御co))l。．，，RL为回波损耗。S。。和S。。具有相同的多项式EN(∞)，多项式PN

7、(叫)包含了传输函数的传输零点。作为无耗网络，满足能量守恒原理，可得S。z1(∞)一1(2)式中CN(叫)为滤波器的特征函数，是广义切比雪夫函数或椭圆函数。1．3耦合系数矩阵‘}41应用上述原理可进行原型网络的综合，形成实数网络。根据阻带衰减指标，选择滤波器的拓扑结收稿日期：2007—10—17作者简介：魏强(1971一)，男，重庆万州人，高级工程师，硕士．主要从事信息处理和微波电路设计的研究．万方数据第2期魏强等：小型化Ku波段带通滤波器的设计13l构，先确定阶数和传输零点的位置和初值，再带入传输函数多项式，用软件编程，获

8、得归一化的频响图，这是一个迭代的过程。耦合矩阵的综合可采用达林顿法或部分分式展开法。由于达林顿法在综合低通原型的电感、电容时，计算量非常大。本文采用部分分式展开法得到耦合矩阵，此耦合矩阵是满阵，还需通过相似和旋转变换，消去矩阵中不易实现的耦合单元，最终获得要求归一化的耦合系数矩阵为0352