一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法
【专利摘要】本发明涉及一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，该方法包括以下的步骤：1)计算每个谐振单元的归一化电纳斜率参数Xi/Y0；2)用螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，计算每个螺旋型缺陷微带结构单元所需的3dB带宽Δf3dBi；3)获取每个螺旋型缺陷微带结构单元的尺寸和单元间距。本发明的高性能小型化窄带带阻滤波器设计方法，设计过程简单，工程应用方便，该设计方法使用了螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，实现的窄带带阻滤波器只利用了微带导带上的空间，不需占据其它的面积，同时具有阻带抑制度高、寄生响应得到改善等优点。
【专利说明】一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频及微波通信【技术领域】，涉及一种高性能小型化窄带带阻滤波器设 计方法，利用该方法实现的带阻滤波器可用于抑制无线通信系统中存在的窄带干扰信号， 特别适用于对器件尺寸和性能要求较高的场合。
【背景技术】
[0002] 带阻滤波器作为无线通信系统中的重要组件，其作用是滤除有用信号中的干扰成 分，当系统中存在很强的干扰信号或者在某个频率点上需要高衰减时，采用带阻滤波器的 效果要远远好于带通滤波器，可用于抑制发射机的杂散输出、非线性功放或带通滤波器产 生的寄生通带等。一般来说，带阻滤波器的工作频段较窄，适合于干扰信号与有用信号在频 谱中相距非常近的情况，因而本发明也是针对窄带带阻滤波器。
[0003] 传统的窄带带阻滤波器主要是通过并联的1/2波长开路谐振器或1/4波长短路谐 振器实现，这种方法简单易用，但在实际的设计过程中存在设计参数有限、在谐振频率整数 倍的频率范围内具有寄生响应等问题，此外，单个谐振器的阻带效应一般不是非常明显，往 往需要通过级联多个谐振器才能达到所需的阻带抑制度，造成滤波器尺寸的增加。
[0004] 缺陷微带结构是在微带导带上蚀刻出均匀或者非均匀狭缝，具有显著的阻带和慢 波效应，并且比缺陷地结构具有更少的电磁干扰地面噪声，然而目前所研制的缺陷微带结 构尺寸和Q值有待进一步改善，当工作在射频频段时，小型化问题显得尤其突出，更为重要 的是，如何利用缺陷微带结构进行窄带带阻滤波器的设计急需解决。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种高性能小型化窄带带阻滤 波器的设计方法，利用该方法设计的窄带带阻滤波器特别适用于对器件尺寸和性能要求较 高的场合，非常易于和其它平面电路集成，并且易于加工、成本低。
[0006] 为了实现上述的目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
[0007] -种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，该方法包括以下的步骤：
[0008] 1)计算每个谐振单元的归一化电纳斜率参数XiAci
[0009] 假定阻带左右两侧的3dB衰减频点分别为f\、f2，阻带中心频点&和3dB相对带宽 FBW可表示为：
【权利要求】
1. 一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，其特征在于该方法包括以下的步 骤： 1) 计算每个谐振单元的归一化电纳斜率参数Xi/% 假定阻带左右两侧的3dB衰减频点分别为f\、f2，阻带中心频点&和3dB相对带宽FBW 可表不为：
通过低通原型滤波器的网络综合和频率变换，求解得到谐振单元间变换器的特征导纳 Yu和每个谐振单元的归一化电纳斜率参数XiZYci,
其中，i = 1，2…，n，n为滤波器的阶数，g(l，…，gn+1为低通原型滤波器的归一化元件值， Ytl是输入输出端口的特征导纳； 2) 用螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，计算每个螺旋型缺陷微带结构单 元所需的3dB带宽Af3tffli 螺旋型缺陷结构单元是在微带导带上蚀刻螺旋型形状的缝隙而成，在窄带条件下（即 (f；rfi)/f(i〈〈l)，每个螺旋型缺陷微带结构单元所需的3dB带宽Af3tffli可通过归一化电纳 斜率参数XiZYci计算得到,具体为：
3) 获取每个螺旋型缺陷微带结构单元的尺寸和单元间距 每个螺旋型缺陷微带结构单元均工作在中心频点&，螺旋型缺陷微带结构单元中缝隙 的总长度Ls由下式进行估算：
其中，c为电磁波在自由空间的传播速度，e sl(rt是缝隙在中心频点&处的相对有效介 电常数。
2. 根据权利要求1所述的一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，其特征在 于：在估算出总长度Ls后，选择结构单元的宽度，再借助全波仿真工具调整结构单元的长 度直到满足所需的A f3dBi为止,螺旋型结构单元间的间距约为X g/4, Xg是中心频点f〇 处的波导波长，最终的尺寸由全波仿真工具优化得到。
3. 根据权利要求1所述的一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，其特征在 于：滤波器的阶数n通常小于5以保证器件的小型化。
【文档编号】H01P11/00GK104332693SQ201410568397
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】章志华, 汪欢文, 陆海良, 郁钢, 高扬华, 梁启荣 申请人:浙江中烟工业有限责任公司