一種可以減小尺寸的帶通濾波器

本文使用Ansoft 商業軟件和Aglient 8753ES網絡分析儀對濾波器分別進行建模、仿真以及參數的實際測量。參數的仿真結果和測量結果如圖2所示。從仿真結果中可以看出，濾波器通帶的工作頻率包括了以1.39GHz為中心的0.5GHz-2.5GHz頻率范圍。此外，在濾波器的通帶外有兩個傳輸零點，其所在頻率分別為1.11GHz和1.55GHz。在兩個零點處，濾波器的帶外抑制電平分別為45dB 和31dB。在測量中，將兩個SMA接口分別與CPW相連接，從而對參數進行實際的測量。從圖2中可以看出，在測量結果中，濾波器通帶的插入損耗頻率范圍為1.29GHz-1.44GHz，相對帶寬為10.8%。其中，包括SMA接口所引起的插入損耗在內，濾波器的最小插入損耗為1.23dB。此外，圖2中的仿真結果和測量結果顯示了良好的一致性。圖3所示為本文設計的SIR濾波器的實物圖，介質層的地面為CPW，并分別與兩個SMA接口連接，而方形環則置于介質層的另一面。

3 與一般帶通濾波器性能的比較

為了更好的驗證本文所設計的SIR帶通濾波器具有減小濾波器尺寸的特性，在這一節中，將與一般的帶通濾波器的性能進行比較和分析。一般帶通濾波器的結構圖如圖4所示，其幾何尺寸與本文所設計的濾波器的尺寸一致。帶通濾波器使用一個長度為L_s=3mm的方形微帶線作為微擾，并將其置于方形環內環的一角。分別使用Ansoft 商業軟件和Aglient 8753ES 網絡分析儀對濾波器進行仿真和測量，從而得到其性能參數的仿真結果和測量結果。

如圖5所示，對于一般的帶通濾波器，在仿真結果和測量結果中，其通帶的工作頻率分別為以1.8GHz為中心和以1.78GHz為中心的0.5GHz-2.5GHz的頻率范圍。因此，仿真和測量的相對帶寬分別為6.67% 和 6.74%。此外，仿真以及測量結果的帶外抑制電平都低于50dB。由于在測量中同樣將兩個SMA接口與CPW連接，因此，包括SMA所帶來的插入損耗在內，濾波器的最小插入損耗為1.01dB。圖6為本文提及的一般帶通濾波器的實物圖。

圖4 一般帶通濾波器的結構圖

圖5 一般帶通濾波器的仿真和測量結果

圖6 一般帶通濾波器的實物圖

本文所設計的SIR帶通濾波器和一般帶通濾波器的參數分析和比較結果如圖7所示，從測量結果可以看出，SIR帶通濾波器通帶工作的中心頻率為1.36GHz，而一般帶通濾波器則為1.78GHz ，前者的中心頻率比后者低23.4%。因此，本文所設計的濾波器相對一般濾波器而言，可以實現濾波器尺寸減小的目的，尺寸減小量可達到23.4%，而面積縮小將達到41.3%。

圖7 SIR帶通濾波器和一般帶通濾波器的比較

4 結論

本文設計了一種新的基于CPW饋電的方環形SIR 帶通濾波器，對測量結果與仿真結果進行了比較，二者具有較好的一致性。與之前類似的帶通濾波器相比，本文提出的新設計可使尺寸減小了大約23.4%。