一種可以減小尺寸的帶通濾波器

本文使用Ansoft 商業(yè)軟件和Aglient 8753ES網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)濾波器分別進(jìn)行建模、仿真以及參數(shù)的實(shí)際測量。參數(shù)的仿真結(jié)果和測量結(jié)果如圖2所示。從仿真結(jié)果中可以看出，濾波器通帶的工作頻率包括了以1.39GHz為中心的0.5GHz-2.5GHz頻率范圍。此外，在濾波器的通帶外有兩個(gè)傳輸零點(diǎn)，其所在頻率分別為1.11GHz和1.55GHz。在兩個(gè)零點(diǎn)處，濾波器的帶外抑制電平分別為45dB 和31dB。在測量中，將兩個(gè)SMA接口分別與CPW相連接，從而對(duì)參數(shù)進(jìn)行實(shí)際的測量。從圖2中可以看出，在測量結(jié)果中，濾波器通帶的插入損耗頻率范圍為1.29GHz-1.44GHz，相對(duì)帶寬為10.8%。其中，包括SMA接口所引起的插入損耗在內(nèi)，濾波器的最小插入損耗為1.23dB。此外，圖2中的仿真結(jié)果和測量結(jié)果顯示了良好的一致性。圖3所示為本文設(shè)計(jì)的SIR濾波器的實(shí)物圖，介質(zhì)層的地面為CPW，并分別與兩個(gè)SMA接口連接，而方形環(huán)則置于介質(zhì)層的另一面。

3 與一般帶通濾波器性能的比較

為了更好的驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的SIR帶通濾波器具有減小濾波器尺寸的特性，在這一節(jié)中，將與一般的帶通濾波器的性能進(jìn)行比較和分析。一般帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，其幾何尺寸與本文所設(shè)計(jì)的濾波器的尺寸一致。帶通濾波器使用一個(gè)長度為L_s=3mm的方形微帶線作為微擾，并將其置于方形環(huán)內(nèi)環(huán)的一角。分別使用Ansoft 商業(yè)軟件和Aglient 8753ES 網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)濾波器進(jìn)行仿真和測量，從而得到其性能參數(shù)的仿真結(jié)果和測量結(jié)果。

如圖5所示，對(duì)于一般的帶通濾波器，在仿真結(jié)果和測量結(jié)果中，其通帶的工作頻率分別為以1.8GHz為中心和以1.78GHz為中心的0.5GHz-2.5GHz的頻率范圍。因此，仿真和測量的相對(duì)帶寬分別為6.67% 和 6.74%。此外，仿真以及測量結(jié)果的帶外抑制電平都低于50dB。由于在測量中同樣將兩個(gè)SMA接口與CPW連接，因此，包括SMA所帶來的插入損耗在內(nèi)，濾波器的最小插入損耗為1.01dB。圖6為本文提及的一般帶通濾波器的實(shí)物圖。

圖4 一般帶通濾波器的結(jié)構(gòu)圖

圖5 一般帶通濾波器的仿真和測量結(jié)果

圖6 一般帶通濾波器的實(shí)物圖

本文所設(shè)計(jì)的SIR帶通濾波器和一般帶通濾波器的參數(shù)分析和比較結(jié)果如圖7所示，從測量結(jié)果可以看出，SIR帶通濾波器通帶工作的中心頻率為1.36GHz，而一般帶通濾波器則為1.78GHz ，前者的中心頻率比后者低23.4%。因此，本文所設(shè)計(jì)的濾波器相對(duì)一般濾波器而言，可以實(shí)現(xiàn)濾波器尺寸減小的目的，尺寸減小量可達(dá)到23.4%，而面積縮小將達(dá)到41.3%。

圖7 SIR帶通濾波器和一般帶通濾波器的比較

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種新的基于CPW饋電的方環(huán)形SIR 帶通濾波器，對(duì)測量結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行了比較，二者具有較好的一致性。與之前類似的帶通濾波器相比，本文提出的新設(shè)計(jì)可使尺寸減小了大約23.4%。