平行耦合微带线带通滤波器的直接设计方法_3

文档序号:9789609阅读:来源:国知局
接设计方法计算 得到的结构参数如表2所示。由于,我们的实际加工精度要求最窄的线宽和缝隙不小于 0.12mm。按照现有间接设计方法计算得到的最小缝隙Si = O.08mm,显然不满足加工精度要 求。另外,现有间接设计方法的还有一个缺点在于:它针对相同的技术指标,只能提供一组 结构参数,缺乏灵活性。
[0082]表1现有间接设计方法计算得到的=阶平行禪合微带线带通滤波器的特性参数
[0084] 表2现有间接设计方法基于ROGERS RT/DUR0ID 4350基片计算得到的结构参数
[0086] 如果采用本发明所述的直接设计方法,按照前面所述,主要包括两个步骤:①根据 待设计的平行禪合微带线带通滤波器的技术指标,选择相应的滤波器类型,得到与平行禪 合微带线带通滤波器的集总参数等效网络相似的集总参数带通滤波器;②利用平行禪合微 带线带通滤波器与其集总参数等效网络的等效关系,由集总参数带通滤波器的元件值计算 得到平行禪合微带线带通滤波器的结构参数值。针对实施例一,如果使用=阶平行禪合微 带线带通滤波器来实现=阶广义切比雪夫带通频率响应的话,可W根据技术指标,在无穷 远处放置S个传输零点,由公式(8巧Ij(IO)导出滤波多项式为:
[0087] 尸村=0.0042%
[008引 尸村=. f - %.()892. S + ./26.9767 口9) r 1 /?:村=r + 化.2812 - /9.000()).扩;+1'- 26.9497 - ^ .687;5).玄
[0089] W V ' J 、 ', ' + (-2?巧66+ 口 6.8490)
[0090] 进一步导出横向网络矩阵为
[0092] 经过矩阵相似变换之后,得到下面的网络矩阵
[0093] --巧0 21.3257 0 0 0 - 21.3巧7 似.l.0295.l()、-i(H06l8 7.5000 0 0 'a]= 0 7.3000 衍.9.056 H 矿9-170.7043 7.5000 0 0 0 7.5()()() 知.1.0巧5. -194.0618 21.3257 Q 0 0 21,3257 -洗'
[0094] 此网络矩阵所对应的集总参数带通滤波器如图14所示。将此集总参数带通滤波器 与=阶平行禪合微带线带通滤波器的集总参数等效网络进行对比,即可确定=阶平行禪合 微带线带通滤波器的结构参数。例如,集总参数带通滤波器的第二个谐振器为
[0095] O ? 12+枯=?? 0.90561 ? 10-9-170.7043
[0096] 它将由=阶平行禪合微带线带通滤波器的第二个和第=个平行禪合线节共同实 现。如果=阶平行禪合微带线带通滤波器W对称结构来连现的巧,第二个和第=个平行禪 合线节对于该谐振器的贡献将是一样的,即各自贡献
,其谐振频率为《 02 = -X2/L2 = 2nX3X109rad/s。由前面的平行禪合线节与集总参数等效网络的对应关系,可 知
[009引 另外
[0100]由此两式,可 W 导出:Z2e = 61.8366 Q 和 Z20 = 46.8366 Q。如果采用 Rogers RT/ duroid 4350基片的话,可W计算得到I2= 14.= 0.95mm和S2 = 0.46mm。
[0101 ]对于集总参数带通滤波器的第一个谐振器
[0102] O ? Li+Xi= ?? 1.0295 ? 10-8-194.0618
[0103] 由于第二个平行禪合线节已经贡献了
,因此第一个平行禪合线节需 要贡献
其谐振频率为<
由前面的平行禪合线节与集总参数等效网络的对应关系,可知
[010引另外
[0107] 由此两式可^导出:216 = 90.5294〇和21。= 47.8774〇。如果采用1?〇邑6'3削/ duroid 4350基片的话,可[^计算得到Ii = 14.89mm、wi = 0.58mm和Si = O. 15mm。
[0108] 计算得到的运组参数在运里被称为初始结构参数,将它们代入到=阶平行禪合微 带线带通滤波器之中,并进行电磁仿真,所得到的结果称为初始仿真结果。在图15(a)中给 出了 I S211的初始仿真结果,在图15(b)中给出了 I Sii I的初始仿真结果。由于本发明所述的 直接设计方法是基于无耗网络设计,没有考虑损耗影响,另外还忽略了一些微带不连续效 应。初始仿真结果所得到的通带与理论综合结果还是比较吻合的。对初始结构参数进行微 小得调试,即可改善I Sn I,使其满足技术指标。在表3中给出了一组优化结构参数,它们与初 始结构参数非常靠近。所对应的优化仿真结果在图15(a)和图15(b)中给出,优化仿真结果 与理论综合结果更加吻合,说明了初始结构参数的准确性很高。按照优化结构参数对=阶 平行禪合微带线带通滤波器进行了加工,实物图如图16所示。对所加工的=阶平行禪合微 带线带通滤波器进行了测试,测试结果如图17所示。仿真和测试结果吻合得非常好。
[0109] 表3由直接设计方法计算得到的=阶平行禪合微带线滤波器的初始结构参数和优 化之后的结构参数对比
[0111] 现有间接设计方法针对同一组技术指标只能给出一组结构参数,而本发明所述的 直接设计方法却能给出多组结构参数,使用者可挑选出那些能够满足实际加工要求的结构 参数。在实施例二中,将使用与实施例一相同的技术指标来设计=阶平行禪合微带线带通 滤波器,对实施例一中的横向网络矩阵进行相似变换,能够导出多组网络矩阵。取其中一个 网络矩阵如下所示 …械 23.9974 6 6 0 .23.9974 仿.1.3037.10-* -245.73巧 75. 0 .6
[0112] W= 0: 15'' 化7.] 519.,1 护-]34.810] 7.5 0 0 任 7,5 W'1.3037.10-S-245.7323 23.9974 Q 间 0 23.9974 -jSQ- _
[0113] 仿照前面的设计过程可W计算得到=阶平行禪合微带线带通滤波器的另外一组 结构参数,如表4所示。在初始结构参数的附近寻找到一组优化结构参数,对=阶平行禪合 微带线带通滤波器进行了加工,实物图如图18所示。对所加工的=阶平行禪合微带线带通 滤波器进行了测试,测试结果如图19所示。仿真和测试结果吻合得非常好。
[0114]表4由直接设计方法计算得到的=阶平行禪合微带线滤波器的另外一组结构参数
[0116]现有间接设计方法无法设计偶数阶(即n为大于等于3的整数,且为奇数)平行禪合 微带线带通滤波器的设计,而本发明所述的直接设计方法则能用于设计它们。在实施例=, 将用一个二阶(即n = 3)平行禪合微带线带通滤波器来实现一个二阶广义切比雪夫带通频 率响应。不失一般性,技术指标设为:通带位于[1.96,2.04]G化,即中屯、频率在2. OG化,相对 带宽为4%,通带内的回波损耗小于-20地。按照前面所述直接设计方法的设计过程,可W导 出下面的一个网络矩阵 -./50 15.0420 往 0: 「1 15.0420 w> 1.2003-1 O '" -150.8278 J 0: L J O 5 仪1.2003.1(尸-150.8^S 15.0420 O O 15.0420 -/'50
[0118]表5由直接设计方法计算得到的二阶平行禪合微带线带通滤波器的初始结构参数 和优化之后的结构参数对比
[0120] 它所对应的集总参数带通滤波器如图20所示。仿照前面的实施例,可由直接设计 方法计算得到二阶平行禪合微带线带通滤波器的初始结构参数。在表5中给出了初始结构 参数和优化之后的结构参数,可见两者非常接近,表明了直接设计方法的准确性。按照优化 结构参数对二阶平行禪合微带线带通滤波器进行了加工,实物图如图21所示。对所加
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