m推演型聲表面波高通濾波器設計

　　摘要：提出了一種新型m推演型梯形聲表面波高通濾波器結構，給出了該結構的元件參數與濾波器頻率響應指標參數之間的計算關系，并從濾波器傳通截止條件和特性仿真兩方面驗證了該結構的正確性;基于單端對諧振器建模原理(模型)，在ADS中成功設計了一個截止頻率為860MHz，極點頻率為640MHz的m推演型聲表面波高通濾波器，通帶860~1400MHz內的插損小于4dB，阻帶200~640MHz內帶外抑制大于40dB。

　　梯形聲表面波濾波器(Ladder-type Surface Acoustic Wave Filter，Ladder-type SAWF)以其插入損耗低、帶內波動小、帶外抑制強等特點，被廣泛應用于雷達、通訊、導航、電子對抗等設備中。目前，學者們的研究大多集中在梯形SAW帶通濾波器的設計和研制，對聲表面波低通、高通、帶阻濾波器的研究較少。

　　本文在m推演型LC高通濾波器的基礎上，提出了一種m推演型梯形SAW高通濾波器結構，給出了該結構的元件參數與濾波器頻率響應指標參數之間的計算關系，并從濾波器傳通截止條件和特性仿真兩方面驗證了該結構的正確性。m推演型梯形SAW濾波器是由串臂上的單端對諧振器和并臂上的LC諧振回路組成，該濾波器在較寬的通帶頻率范圍內具有較低的插入損耗。本文還基于單端對諧振器建模原理(模型)，在ADS中成功設計了一個截止頻率為860MHz，極點頻率為640MHz的m推演型SAW高通濾波器，860~1400MHz通帶內插損小于4dB，200~640MHz阻帶帶外抑制大于40dB。

　　m推演型高通濾波器

　　結構

　　比較常見的高通濾波器類型有：常數k值高通濾波器和m推演型高通濾波器，常數k值濾波器的結構簡單，頻率響應由截止頻率和阻抗特性決定。常數k值濾波器在阻帶接近截止頻率點處的衰減不大，而m推演型濾波器則可在阻帶獲得相對較大的衰減。

　　m推演型LC高通濾波器的結構如圖1所示^[1]，它是由串臂上的電容C_s和并臂上電容C_p和電感L_p組成的串聯諧振回路組成。C_s、C_P、L_p和m之間的相互關系如式(1)~(4)所示。

　　其中，f_c為濾波器截止頻率，f_n為衰減極點所對應的頻率點。特征阻抗R一般取50W。

　　仿真結果

　　m推演型LC高通濾波器的頻率響應特性如圖2所示，其中阻帶截止頻率為860MHz，衰減極點所對應的頻率為640MHz，特性阻抗R取50W。經計算，圖1中各元件值如表1所示。在實際應用中，電感的寄生效應不可忽略。寄生效應產生的電阻 的計算公式如式(5)所示：

　　其中，Q為電感的品質因數。f_P為決定電感品質因數的頻率，一般取截止頻率f_c。

　　從圖2中可以看出，隨著品質因數的下降，通帶內插損升高，阻帶內插損下降。因為電感的品質因數通常為50~100，所以采用該結構很難實現低損耗、大衰減的濾波器。