一种结构紧凑的宽阻带短路枝节超宽带滤波器

2013-04-25 13:26:43来源: 电子设计工程
0 引言
   
在超宽带系统中,超宽带滤波器对于滤除噪声和带外干扰信号起着不可或缺的作用。传统的滤波器理论适用于窄带和中等带宽(相对带宽不超过20%)滤波器的设计,一般不能直接用来设计超宽带滤波器。目前超宽带滤波器的设计主要基于两种方法:一种是基于多模谐振器,另一种基于高低通滤波器级联。基于多模谐振器实现的超宽带滤波器具有体积小、结构紧凑的优点,但是滤波器通带和阻带的性能不容易控制,往往要通过对多模谐振器结构参数进行反复调试。通过高低通滤波器级联实现的超宽带滤波器性能容易控制,低通单元和高通单元的设计可以独立进行。
    短路枝节线带通滤波器具有工作带宽宽、结构简单的优点,通过增加短路枝节数目即可满足高选择性的需求,但是这种滤波器寄生通带距离工作频带较近,而且结构不够紧凑。为了解决这两个问题,本文在传统结构中引入了低通单元,并且使用蜿蜒线替代半波长传输线,设计了一个结构紧凑,同时上阻带性能大大改善的超宽带滤波器。

1 短路枝节带通滤波器
   
短路枝节滤波器结构通常被用来设计高通滤波器和带宽较宽的带通滤波器,具有结构简单的优点。传统的短路枝节滤波器中包含冗余传输线,采用不含冗余传输线的优化结构,能够用较少的短路枝节实现与传统结构相同的滤波性能,且综合出的传输线阻抗对应的微带线宽易于实现。如图1所示,若短路枝节电长度为θ,则连接短路枝节的传输线电长度为2θ。
    
    选择既定的滤波函数后查表即可综合出短路枝节线和连接它们的传输线段的阻抗值。利用式(2)求得图1中各节传输线的阻抗值,列于表1。

a.JPG


    Zi=Z0/yi
    Zi,i+1=Z0/yi,i+1    (2)
    其中yi,yi+1为滤波函数综合出的原型参数。图1中f0=(fl+fh)/2=6.85GHz为带通滤波器的中心频率,对应的短路枝节TL1~TL6电角度为90°,对应的传输线电角度为180°。

d.JPG


    图2是图1中原型电路的S参数曲线。S21在2f0处达到极小,形成一个传输零点,使得上阻带具有与下阻带相当的带外抑制特性;同时由于传输线的周期性,在2f0+fl~2f0+fh频段内形成滤波器的寄生通带,减小了上阻带的抑制带宽。为此在滤波器结构中加入低通单元以加强对上阻带的抑制。同时由图1可以看出,由于半波长传输线较长,滤波器结构不够紧凑。为此使用蜿蜒线取代半波长传输线以得到更加紧凑的电路结构,减小电路尺寸。

[1] [2] [3]

关键字:超宽带  带通滤波器  短路枝节

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0425/article_7230.html
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