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基于悬置带线的超宽带带通滤波器解析
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2017-11-18
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1 引言
微波滤波器广泛应用于雷达、电子对抗、通讯、制导等系统中，是必不可少的重要部件。通信系统的宽带、小型化发展趋势，对滤波器提出了越来越高的要求。
悬置带线是一种优越的传输线系统，可以用来实现各种形式的滤波器，相比于微带线和共面波导，悬置带线在金属层有着更小的电流密度，在介质层具有更小的电场强度，从而有效地减小了损耗。由于悬置带线具有损耗低、温度性能优异、工艺制作可高精度控制、批量一致性好等优点，非常适于宽带微波部件设计，利用悬置带线设计制作的滤波器具有多倍频程超宽带、低损耗和非常高的矩形度。
本文会介绍一种基于悬置带线的带通滤波器的设计，这种滤波器有着很宽的通带，可以广泛用于各系统以及宽带多工器的设计。该悬置带线带通滤波器的仿真结果和实测的曲线在文中将会给出。
2 传输线和滤波器结构
悬置带线结构是由一个悬置于金属盒体中间的介质基片及其上下两侧（或单侧）的金属导带构成，如图1所示，基片上下各有2mm的空气腔，并且由于封闭效应，在理想情况下对外没有辐射。悬置带线是微波频率的通用传输媒介，除了相对于微带线更低的损耗之外，悬置带线还可以选择制作成双面电路。如制作宽边耦合线，增大耦合，就可以解决微带线边缘耦合量不够的问题。
图1 悬置带线结构
本文设计的带滤波器的指标是：
1）中心频率为7.5GHz
2）1dB带宽为11GHz
3）DC-1.6GHz抑制大于60dBc，4.5-22.5GHz抑制大于60dBc
4）带内驻波小于1.7
设计要求带宽很宽，为2-13GHz，相对带宽接近150%，我们采用高低通对接的结构，这种结构所提供的带宽取决于高通滤波器的带宽。高通通带够宽，设计出的带通滤波器就能满足要求。
我们选用椭圆函数原型滤波器，它具有等波纹通带和等最小值阻带，在阻带内有限频率处存在若干个衰减极点，可以得到很陡的截止率，具有很好的阻带特性。
微波滤波器广泛应用于雷达、电子对抗、通讯、制导等系统中，是必不可少的重要部件。通信系统的宽带、小型化发展趋势，对滤波器提出了越来越高的要求。
悬置带线是一种优越的传输线系统，可以用来实现各种形式的滤波器，相比于微带线和共面波导，悬置带线在金属层有着更小的电流密度，在介质层具有更小的电场强度，从而有效地减小了损耗。由于悬置带线具有损耗低、温度性能优异、工艺制作可高精度控制、批量一致性好等优点，非常适于宽带微波部件设计，利用悬置带线设计制作的滤波器具有多倍频程超宽带、低损耗和非常高的矩形度。
本文会介绍一种基于悬置带线的带通滤波器的设计，这种滤波器有着很宽的通带，可以广泛用于各系统以及宽带多工器的设计。该悬置带线带通滤波器的仿真结果和实测的曲线在文中将会给出。
2 传输线和滤波器结构
悬置带线结构是由一个悬置于金属盒体中间的介质基片及其上下两侧（或单侧）的金属导带构成，如图1所示，基片上下各有2mm的空气腔，并且由于封闭效应，在理想情况下对外没有辐射。悬置带线是微波频率的通用传输媒介，除了相对于微带线更低的损耗之外，悬置带线还可以选择制作成双面电路。如制作宽边耦合线，增大耦合，就可以解决微带线边缘耦合量不够的问题。
图1 悬置带线结构
本文设计的带滤波器的指标是：
1）中心频率为7.5GHz
2）1dB带宽为11GHz
3）DC-1.6GHz抑制大于60dBc，4.5-22.5GHz抑制大于60dBc
4）带内驻波小于1.7
设计要求带宽很宽，为2-13GHz，相对带宽接近150%，我们采用高低通对接的结构，这种结构所提供的带宽取决于高通滤波器的带宽。高通通带够宽，设计出的带通滤波器就能满足要求。
我们选用椭圆函数原型滤波器，它具有等波纹通带和等最小值阻带，在阻带内有限频率处存在若干个衰减极点，可以得到很陡的截止率，具有很好的阻带特性。
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