2GHz-4GHz梳型超寬帶濾波器設計
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1 引言
由于超寬帶通信和雷達的應用多種多樣，所以超寬帶濾波器的設計方法也相當多樣。許多學者研究了多種微帶結構的超寬帶濾波器。雖然微帶濾波器的尺寸很小，并且很容易和其他表面裝配器件集成，但是其插損往往都非常大。插損值一般都大于5dB 。微帶濾波器還有一個問題就是其帶外抑制往往都不太好。在本文中，我們給出了一種通帶為2GHz到4GHz，阻帶抑制達到11.23GHz的梳型超寬帶濾波器設計方法。
2 濾波器設計
圖1為11級梳型濾波器的結構示意圖。方波導的寬度為a，高度為b，其中有11個方柱，每個方柱具有相同的寬度w。柱子的高度和相鄰柱子的間距的定義如圖1所示。輸入和輸出采用SMA接頭。SMA內導體端接的小圓盤直徑和高度分別定義為
和
。
圖1 梳型濾波器結構圖
采用文[7]中第8章所給出的寬帶梳型濾波器的設計公式，可以得到濾波器的初始設計參數值。在本設計中，我們采用11級和0.1分貝波紋的設計指標。表1里面的“初始值”一欄給出了各個參數的計算結果。
使用CST模擬軟件，代入結構的初始值仿真可以得到圖2的仿真曲線。我們可以看到通帶的高端邊緣頻率比設計低了一些，而且回波損耗也不好。這是由于此濾波器具有67%的相對帶寬，對于我們所使用的計算公式來說稍微寬了一些。
表1 超寬帶濾波器各參數的初始計算值和最終優化值
參數 | 初始值(mm) | 優化值（mm） | 參數描述 |
a | 37 | 37 | 腔體寬度 |
b | 14 | 12 | 腔體高度 |
w | 12 | 12 | 柱子寬度 |
t | 7 | 7 | 柱子厚度 |
din | 1.3 | 1.3 | 同軸內導體直徑 |
dout | 4.1 | 4.1 | 同軸外導體直徑 |
dd | 5.2 | 5.2 | 圓盤直徑 |
hd | 6 | 6 | 圓盤厚度 |
cp | 0.5 | 0.5 | 圓盤與腔底間距 |
h1 | 12.5 | 10.59 | 柱子1高度 |
h2 | 12.5 | 10.53 | 柱子2高度 |
h3 | 12.5 | 10.47 | 柱子3高度 |
h4 | 12.5 | 10.43 | 柱子4高度 |
h5 | 12.5 | 10.42 | 柱子5高度 |
h6 | 12.5 | 10.43 | 柱子6高度 |
l1 | 3.885 | 6.56 | 柱子1，2間距 |
l2 | 6.29 | 7.58 | 柱子2，3間距 |
l3 | 6.475 | 8.04 | 柱子3，4間距 |
l4 | 6.66 | 8.25 | 柱子4，5間距 |
l5 | 6.845 | 8.28 | 柱子5，6間距 |
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