雙頻帶帶通濾波器設計方法討論

從這個電路模型可以很明顯看出，雙通帶中有一個通帶主要取決于ASSR的固有通帶，另一個通帶則由相連的微帶線和ASSR等效阻抗網絡的組合產生。顯然，通帶2可以通過L2獨立進行調整。另外，ASSR的幾何參數可以同時影響兩個通帶。為示范這種模型的有效性，我們使用曲線擬合方法實現了以三個不同原型為目標的抽取過程。圖3對全波仿真結果和電路仿真結果進行了比較。

圖3：基于ASSR的雙頻帶帶通濾波器的等效電路模型。

在感興趣的特定頻率范圍內，全波電磁仿真結果與電路級仿真結果在全部三種情況下都非常接近。兩種仿真器都非常清晰地展示了基于ASSR設計的雙頻帶現象，有助于驗證電路模型和推薦的雙頻帶帶通濾波器設計方法。增加L1值會使兩個通帶的頻率向下移動，并在很大程度上影響到所有元件(案例1和2)。另一方面，增加W5只會降低第二個通帶的中心頻率，并且對L2有很大影響。顯然，給出的比較結果再次驗證了從電路模型得出的指導方針。總之，只需L1和W5兩個幾何參數(圖1)，就足以高效地控制這種濾波器設計的雙頻帶操作過程。

根據上述分析可以知道，緊湊型雙頻帶帶通濾波器可以使用ASSR結合微帶傳輸線進行設計。優(yōu)化過程只需調整兩個主要的幾何參數：L1和W5，因此在這些濾波器的調整和優(yōu)化方面具有很大的靈活性。為了用實際硬件演示軟件分析的有效性，對表1中的案例1描述的原型進行了制造和測量。方便起見把它叫做原型A。另外，稱為原型B的第二個雙頻帶帶通濾波器也進行了制造和表征，以進一步驗證這種設計方法。第二個濾波器設計工作通帶處于從1710MHz至1880MHz的DCS1800頻段以及從2400MHz至2483MHz的工業(yè)-科學-醫(yī)療(ISM)頻段內。

圖4：圖中比較了三種原型雙頻帶帶通濾波器案例下的全波和電路仿真結果，其中“fw”代表全波仿真，“cm”指電路模型仿真。

兩種濾波器的調諧過程都非常高效，并且兩種原型都達到了目標通帶與性能水平。圖5顯示了兩種原型濾波器的照片，其中以毫米刻度的直尺作為濾波器大小的參考。兩種原型濾波器分別用安立(Anritsu)公司的ME7808A微波矢量網絡分析儀進行了表征，這款分析儀的模塊工作頻率可達110GHz。對原型濾波器的仿真和測量結果分別見圖6和圖7。

圖5：該照片顯示了所制造的原型濾波器A和B。

如圖6和圖7所示，在感興趣的特定頻段內，仿真和測量結果具有很好的一致性。結果中微小的差別源自制造誤差和/或電路元件達到要求值時的容差。與較低通帶相比，較高通帶的帶寬相對較窄，并且具有小得多的分數帶寬。對原型A來說，頻帶比約為1.58，雙通帶的3dB分數頻率帶寬約為3%和0.5%。雙通帶間的頻帶抑制值約為36dB。對原型B來說，測量結果表明雙通帶的中心頻率約為1.81GHz和2.44GHz，頻帶比約為1.34。對應的3dB分數頻率帶寬為12.7%和0.8%。原型B的雙通帶間頻帶抑制值約為17dB，這是兩個通帶之間的一個可接受的隔離值。這些結果顯示了這種創(chuàng)新設計方法以緊湊尺寸創(chuàng)建雙頻帶帶通濾波器的高效性，而且只需調整兩個主要的幾何參數就能完成調整。

圖6：圖中顯示了濾波器原型A的仿真結果和測量結果。在本例中，L1=11.5mm，W5=0.3mm。