一种新型的宽阻带共面带状线低通滤波器

一种新型的宽阻带共面带状线低通滤波器

1 引言

电路，等效为串联的LC电路，产生传输零点，实现阻带特性。为了减

小滤波器的体积，在微带线上开槽亦具有阻带特性。因此，通过在传

输线内外添加T枝节和T型槽谐振可以很好的抑制高次谐波，实现低

共面带状线(CPS)是在二十世纪七十年月提出的一种同平面的传输线方

通滤波器宽阻带的设计。

式，因为结构容易，易于与有源和无源二端口器件跨接，避开了穿孔带

本文提出了一种新型的开环CPS谐振器，分析了其集总元件等效。基

来的工艺棘手。同时，CPS对介质厚度不敏感、由不延续结构引起寄生

于开环结构谐振器，设计了三阶CPS低通滤波器，具有尺寸小，通带

效应小, 高频电磁波传扬时损耗较低等，因此，被广泛应用于馈电网络

内损耗小，阻带带宽宽的特点，有效地抑制了二、三次谐波，可以应

和微波，如印刷偶极子天线、、耦合器、谐振器和等。

用到前端和整流天线系统中。

在整流天线系统中，要求允许基波通过，能够有效阻挡二次、三次谐波，

2 共面带状线(CPS)结构

以提高整流天线系统的转换效率。因此，在整流天线系统中，具有宽阻

CPS结构具有有限大小的介质板，1所示。按照CPS传输线理论，当缝

带、低损耗的低通滤波器更具实际意义。文献用于整流天线系统中的

隙S不断增大时，CPS的总损耗越来越小，而其特性阻抗变的越来越

CPS带通滤波器和带阻滤波器，工作频率处插损为-0.3dB，衰减小于

大。换句话说，高特性阻抗的CPS结构对应着较小的传输损耗[3]。为

-10dB的阻带带宽大约为6GHz，有效抑制了二次谐波，但是三次谐波抑

了得到更高的转换效率，需要CPS具有低损耗、高特性阻抗的特性。

制性能大于-5dB，而且尺寸较大。

按照CPS不延续结构特性的分析，半波长的T型开路枝节和开口环谐振

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传输零点，实现阻带特性。

在图2中，开路环的长度为7.4mm，线宽为0.4mm，缝隙间距g1、g2

图1 共面带状线结构 均为0.4mm，谐振频率为9.4GHz，频率特性3(a)所示。通带内S21最

本文所设计的CPS结构低通滤波器所用介质板的相对介电常数为2.55，小为-0.068dB，频率9.4GHz时S21达到-31.8dB。按照IE3D仿真曲线

厚度为0.8mm，覆铜厚度为0.035mm。按照全波仿真软件IE3D分析，平图3(b)分析摆脱 ，当缝隙S、g1、g2增大时，通带内的插瓦尔登湖读后感 损逐渐减小，谐

行传输线的线宽W和间距S分离为0.6mm和0.4mm时，CPS的特性阻抗振频率往高频偏移。主要是由于环与传输线、对称环之间的耦合电容

Z0为172ohm。 减小，谐振频率变大，谐振Q值增大。

3 CPS低通滤波器的设计

3.1 CPS开环谐振器

本文提出的开环CPS谐振器，其结构与等效电路2所示，由长度为g/2

的谐振开路环实现。按照不延续性结构特性分析，周长为g/2开路环图2 CPS开环谐振器

等效为Lp，开路环和传输线间的间距g1等效为耦合cp1，对称开路环

间距g2等效为耦合电容cp2。那么，图2所示的开路环结构可以等效

为串联的LC电路。等效的串联谐振电路并联在传输线之间，产生一个

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图3(a) CPS开环结构的频响特性

图4 具有T枝节的开环谐振结构 时钟用英语怎么说

图3(b) CPS开环结构频响随g2的变幻趋势

3.2 具有T枝节的CPS开环谐振器

为了增加阻带的深度和宽度，在以上开环谐振器上加一对半波长T型谐图5 T枝节的开环谐振结构的频响特性

振器，其结构与等效电路4所示。半波长T枝节等效为电感L’社戏赏析 p，T因为抑制二、三次谐波的带宽较宽，在CPS平行传输线上开槽，亦可

枝节与传输线之间缝隙g3等效为耦合电容C’p。那么T型开路结构和等效为串联的LC电路，通过产生一个传输零点，在不增大体积的前提

开路环等效为两个串联的LC谐振电路，通过产生两个传输零点达到增下，进一步抑制三次谐波。

强二次谐波衰减的目的。其中T枝节的长度为6.6mm，开口环的长度为3.3 三阶CPS低通滤波器设计

7mm。频率特性5所示，在9.8GHz和13.6GHz处产生两个谐振点，S21利用上述的开环结构(图2)和复合结构(图4)设计了一个三阶CPS低通

分离为-24.5dB和-37dB，展宽了阻带。 滤波器，其结构和等效电路6所示。W和S的尺寸即为上述CPS尺寸，

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L1=5.6mm，L2=3.7mm，L3=3.5mm。 制了三次谐波。在基频、二次、三次谐波的S参数列于表1。

图6 三阶CPS低通滤波器 图8 改进型三阶CPS低通滤波器

通过IE3D软件仿真得到，具有T枝节的三阶CPS低通滤波器的S11、

S21频响曲线忠诚卫士 7所示。在5.8GHz、11.6GHz和17.4GHz处，S21分离为

-0.095dB、-25.1陈翔烟火 dB和-13dB，很好黄色玫瑰花语 的阻挡了二次谐波。

图9 改进型三阶CPS低通滤波器

表1 改进型三阶CPS低通滤波器的频响特性

图7 三阶CPS低通滤波器频率特性 5 结论

为了更好地抑制三次谐波，在W线宽上面开T型槽，其结构与等效电路本文基于CPS基本电路理论，设计了一个工作在5.8GHz频率的三阶

图8所示。其中L4=4.3mm，槽宽为0.4mm。仿真曲线9所示，很好地抑CPS低通滤波器，其尺寸为25mm *7.6mm, 通带内的插损散光原因 最小为-0.08dB,

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3dB截止频率为7.7GHz，衰减小于-15dB的肯定带宽为10.3GHz，有效

地抑制了二、三次谐波。

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