乱真抑制带通滤波器的设计
罗建 罗正祥 羊恺 补世荣 张昆 (电子科技大学光电信息学院,成都 610054)
摘要
本文将使用 Agilent 公司的系统仿真软件 Advanced Design System(ADS)辅助设计一种新颖的乱真
抑制带通滤波器,此种带通滤波器由不同的 SIR 结构耦合而成.它比相同的 SIR 结构耦合而成的带通滤波器 具有更远的阻带响应.常常能达到 5 个以上的倍频程.本文将详细介绍此种乱真抑制带通滤波器的理论与 设计实例. 关键词 SIR 乱真抑制 滤波器
(1)
一.前言
在微带电路中, 我们为了设计的方便常 采用相同结构的谐振器来实现带通滤波器 的设计, 但此种结果的带通滤波器常常遇到 寄生通带的存在而影响了滤波器的性能. 通 常的做法是在此滤波上串联一个低通滤波 器来抑制带通滤波器的杂散波, 这无凝增加 了电路的体积.随着卫星通信,电子战和个 人通信的快速发展, 电路的小型化已成为必 然趋势.针对此种情况,本文将采用不同 SIR 结构来实现宽阻带的无杂散带通滤波器 的设计,此种结构的滤波器可通过改变 SIR 结构来控制杂散谐振频率而又保持主频率 不变,大大的减小了电路的体积,具有广阔 的应用前景.
式中 K 为阻抗比, K = Z 2 / Z1 .
(a)
(b) 图1 两种不同的SIR结构谐振器
当 Yi =0时,SIR带通滤波器谐振.由式(1)
二.SIR 偶合滤波器的基本原理
微带SIR对称结构如图1所示, 它是两端 为耦合段,中间为非耦合段的对称结构.谐 振器长度 lT = l1 + 2l2 + l1 ,中间段与两端具 有不同的特性阻抗 Z1 和 Z 2 ,l1 和 l 2 的电长 度分别用
可得其谐振条件:
( Ktgθ1 + tgθ 2 ) ( K tgθ1tgθ 2 ) = 0 (2) 设主通带的中心频率为 f 0 ,微带线 l1 和 l2
的波长分别是 λg10 和 λg 20 , 对应的电长度分 别为 θ1 = 2π l1 / λg10 和 θ 2 = 2π l2 / λg 20 ,根 据式(2), θ1 和 θ 2 应满足关系式:
θ1 和 θ 2 表示,当 θ1 = θ 2 时为等
长SIR谐振器,反之是非等长SIR谐振器,取 其特性阻抗初值为 Z1 和 Z 2 , SIR带通滤波 器终端开路的输入导纳为: 2( Ktgθ1 ) + tgθ 2 ) ( K tgθ1tgθ 2 ) Yi = jY2 K (1 tg 2θ1 )(1 tg 2θ 2 ) 2(1 + K 2 )tgθ1tgθ 2
K tgθ1tgθ 2 = 0
若取
(3)
L2 = ηλg 20 / 4 ( 0 < η < 1 )
其中η 为耦合段的长度系数.
(4)
即
根据滤波器原理可知, 集总参数带通滤 (5) 波器是由串臂上的串联谐振回路和并臂上 的并联谐振回路组成的.在传输线上 ,要 相间地将谐振元件串联和并联在线上是比 (6) (7) 较困难的, 但是在微带电路结构中将谐振元 件串联在线上则比较容易实现. 这时倒置器 成为解决问题的关键, 它能将并联元件变换 为串联元件.倒置器分两种,一种是阻抗倒 置器 K;另一种是导纳倒置器 J,两种倒置 器在本质上没有区别.在设计 SIR 滤波器 时,我们使用导纳倒置器.如图 2 所示,导 纳倒置器有如下关系:
θ 2 = ηπ / 2
从而
θ 2 = tg 1 ( K / tgθ 2 )
l1 =
λg10 1 tg ( K / tgθ 2 ) 2π
如果频率以相对频率 Fsi = f si / f 0 表示, 由式 (2)可分析距主通带较近的寄生通带.令
Fs1 , s 2 分别表示第一和第二寄生通带的中 F
心频率:
Ktg (θ1 Fs1 ) = tg (θ 2 Fs1 ) Ktg (θ 2 Fs 2 )tg (θ 2 Fs 2 ) = K
(8) (9)
Yin =
J2 Yp
(10)
由式(8)和式(9)可知,在 η , K 取不同数值 时, Fsi 将随之变化.值得注意的是, K 值 也是决定SIR滤波器性能的重要参量,通过

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