一種可以減小尺寸的帶通濾波器

1 引言

在現代通信系統中，帶通濾波器（BPF）是一種重要的微波器件。目前，許多學者針對BPF性能的改進已做了大量廣泛而深入的研究，比如小型化，輕質量，低損耗以及較高的品質因數Q等。

為了實現帶通濾波器的小型化，已提出了各種濾波器結構，如導體支持共面波導(CBCPW), 慢波結構，四分之一波長短諧振器，階躍阻抗諧振器(SIR)的使用，以及由周期性加載不平衡階梯阻抗微帶線設計成的發夾線諧振器。

本文的目的是介紹一種新的基于共面波導（CPW）饋電的SIR帶通濾波器，可以達到減小濾波器尺寸的目的。SIR，是由兩條具有不同阻抗特性的傳輸線構成的，與單位阻抗諧振器(UIR)相比，SIR具有較好的雜散特性。在本文所設計的濾波器中，用一個方形環作為諧振器，并且將方形環和CPW分別置于介質層的不同面。濾波器中的SIR結構是由方形環上的一些開槽組成的，這使得濾波器實現了尺寸減小的目的。濾波器的設計將在文章的第二部分中詳細的介紹。在第三部分，通過與一般帶通濾波器的性能進行分析和比較，進一步驗證了本文設計的SIR帶通濾波器的小型化特性。

2 基于CPW饋電的SIR帶通濾波器的設計

本文設計的基于CPW饋電的SIR帶通濾波器的結構如圖1所示。CPW置于介質層的地板面，而方形環則在介質層的另一面。其中，介質層的介電常數為er=6.03，厚度為h=0.8128mm。方形環外的外環長度為L=22MM，圓環的寬度為W=2mm。在CPW的終端，將CPW設計為一個T型結，并且將兩個CPW沿方形環的對角線對稱的放置。為了使CPW的特性阻抗為50Ω，CPW尺寸的選擇也是極為重要的。在本文中，CPW的尺寸為L_f=16mm，W_f=1.4mm。此外，CPW的中心導體部分的寬度為W_c=1.4mm，而其與地之間的縫隙寬度為W_g=0.2mm。在SIR結構的設計中，方形圓環上開槽的長度為L_c=1.5mm，L_g=0.5mm。

圖1 CPW饋電的SIR 帶通濾波器的結構圖

圖2 SIR帶通濾波器的仿真結果和測量結果

圖3 SIR帶通濾波器的實物圖