基于復合左右手傳輸線的帶通濾波器小型化設計

為了展寬工作帶帶寬，克服單個單元帶寬窄的缺點，將兩個圖3所示的單元級聯。單元級聯會使縫隙電容增大，中心短截線的電感減小，為了使帶通濾波器工作在9.2 GHz~9.5 GHz, 應在級聯狀態下對單個單元的臂長進行調諧，并調節兩個單元的間距，使其耦合程度達到最佳，表現出良好的通帶特性。最終，B1=3.6 mm，B2=3.4 mm，C=3.2 mm，G=0.2 mm，其他尺寸不變。兩個單元間距D=0.8 mm。加上饋線與單元縫隙電容的距離,該結構兩單元級聯尺寸為14 mm×8.2 mm(計入饋線長度)。同樣進行去嵌套處理，距離兩饋線端口距離Fs，即去嵌套邊界取到縫隙電容邊緣。其ADS矩量法和HFSS三維有限元仿真結果如圖6所示。

從傳輸特性曲線可知,在通帶內，插入損耗1.5 dB，通帶波紋0.5 dB。阻帶衰減有一定的惡化，但是在可以接受的范圍內。通過MAO S G提出的基于S參數的電磁參數提取方法，得到該結構的折射率n，然后根據等式β=jω·Re(n)得到該結構的色散曲線關系，如圖7所示，該結構在工作頻率9.2 GHz~9.5 GHz附近β近似于0，使得該器件的尺寸幾乎不受1/2工作波長的影響，尺寸得以大大減小。

3 測量結果
　 與傳統耦合微帶線濾波器相比，該結構實際占用尺寸縮小了80%。兩種濾波器的傳輸特性測量結果如圖8和圖9所示。耦合微帶線濾波器測量結果與仿真結果相差較大，這是由于加工精度的原因，不能精確實現優化結果。復合左右手傳輸線的測量結果與仿真比較，性能指標基本實現。帶內波紋增大，但仍然小于0.6 dB。插入損耗增大，但小于2.7 dB，這是由于基板損耗和厚度變化造成的。
本文提出了一種工作于9 GHz頻段的基于復合左右手傳輸線理論的零階諧振器單元。該小型化濾波器與基于耦合微帶線形式的傳統濾波器相比，尺寸縮小了80%，同時保持了相對低的插入損耗和良好的截止特性。
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