一種雙通帶微帶濾波器的設計

韋柳泰

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院，安徽合肥 230009)

一種雙通帶微帶濾波器的設計

韋柳泰

(合肥工業(yè)大學電子科學與應用物理學院，安徽合肥 230009)

設計了由兩個H－諧振器以邊緣耦合方式組成的雙通帶濾波器。在兩條平行微帶線之間橋接一條微帶線，構成一個雙頻諧振器。隨著饋電位置與中間微帶線間距的增大，雙頻諧振器的兩個外部品質因數(shù)呈相反的趨勢變化。隨著兩個諧振器間距的增大，雙頻諧振器間對應的兩個耦合系數(shù)逐漸減小。由此特性，將兩個諧振器組合可構成雙通帶濾波器。

H－諧振器;外部品質因數(shù);耦合系數(shù);雙通帶

隨著無線通信技術的發(fā)展，將移動通信與無線網(wǎng)絡應用相結合已成趨勢。因此微波雙通帶濾波器的應用越來越廣泛，成為無線通信等系統(tǒng)的重要器件。微帶雙通帶濾波器以其體積小、便于集成在電路板上，得到廣泛研究。目前，微帶雙通帶濾波器的研究主要以階梯阻抗微帶線構成雙頻諧振器，通過組合得到雙通帶濾波器［1－4］以及將兩個單通帶濾波器組合到一起，構成雙通帶濾波器［5－7］。文中將討論由均勻微帶線構成H型諧振器，可以實現(xiàn)雙頻諧振。在開口附近調節(jié)中間微帶線的位置，可方便調節(jié)第一諧振頻率，而第二諧振頻率幾乎不變。采用電磁耦合方式將兩個諧振器組合可構成雙通帶微波濾波器。

1 理論分析

H型諧振器為均勻微帶線結構，如圖1所示。中間微帶線置于開口附近實現(xiàn)雙頻諧振，其中微帶線長度分別為各諧振頻率的1/2波長。

圖1 諧振器幾何結構

其中，右U型微帶結構為低頻諧振器即第一諧振器，實現(xiàn)第一諧振頻率，上下兩條直微帶線為高頻諧振器即第二諧振器，實現(xiàn)第二諧振頻率。在開口附近，調節(jié)中間微帶線向內移動，則第一諧振頻率逐漸增大，而第二諧振頻率變化較小，兩個諧振頻率逐漸靠近，如圖2所示。

濾波器的饋電方式采用抽頭饋電［8］。中間微帶線位置固定時，饋電位置相對其向上移動，則雙頻諧振器對應的兩個外部品質因數(shù)呈相反趨勢變化，如圖3所示。

諧振器間采用電磁混合耦合，可增強諧振器間的耦合強度。兩諧振器的間距在一定界限范圍內時，高頻諧振器的耦合強度小于低頻諧振器，超過此界限時，其耦合強度大于低頻諧振器。諧振器間的耦合系數(shù)隨間距的變化趨勢如圖4所示。

圖4 耦合系數(shù)隨諧振器間距的變化

2 雙通帶濾波器設計及仿真

綜合上述諧振器單元結構，將兩個諧振器以開口方向相反的形式組合，通過電磁邊緣耦合，構成雙通帶濾波器，如圖5所示。

圖5 雙通帶濾波器

濾波器的帶寬由外部品質因數(shù)及諧振器間的耦合系數(shù)決定［2］。從圖3外部品質因數(shù)隨饋電點位置變化的曲線及圖4耦合系數(shù)隨諧振器間距離變化的曲線可知，在兩條外部品質因數(shù)交叉點附近調節(jié)兩個諧振器的間距可得到適當?shù)碾姶篷詈?，實現(xiàn)雙通帶濾波器。使用Rogers RT6006材料作為基板，其相對介電常數(shù)為6.15，厚度為1.27 mm，微帶饋線的線寬為1.8 mm，以便得到特征阻抗為50 Ω。濾波器其他尺寸為:W=1.0 mm，L0=2 mm，L2=21 mm，L1=13.2 mm，L3=6.0 mm，S=0.87mm。由式(1)，式(2)得諧振頻率約為1 924 MHz，3 440 MHz。使用Sonnet進行仿真，結果如圖6所示。

圖6 雙通帶濾波器的仿真結果

得到的中心頻率分別為1 994 MHz，3 272 MHz，中心帶寬插損最小值分別為0.39 dB，0.35 dB。在雙通帶之間引入一個傳輸零點，增強兩個通帶的隔離度。在兩個通帶外分別有一個傳輸零點，增強帶外抑制能力。因為諧振器兩臂之間的距離近，相互之間存在較大的電磁干擾，使得諧振器的兩個諧振頻率點與理論計算值產(chǎn)生偏移。

3 結束語

文中分析了H型諧振器，將兩個諧振器組合構成雙通帶濾波器。通過調節(jié)中間微帶線的位置，可方便地調節(jié)濾波器的第一通帶中心頻率，而幾乎不改變第二通帶中心頻率。此雙通帶濾波器在設計和制作上簡便易行。

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Design of a Dual-Band Dassband Microstrip Filter

WEI Liutai
(School of Electronic Science and Applied Physics，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China)

In this paper，a dual-band passband filter with two H-resonators by fringe coupling is presented.The dual-band resonator consists of two parallel microstrip lines that are connected by a microstrip line and can show dual-frequency resonance.The two external quality factors change oppositely when the distance between the feed point and the center microstrip line becomes larger.As the distance between the two resonators becomes larger，the coupling coefficients of the dual-band resonator reduce simultaneously.Thus，a dual-band passband filter can be obtained by combining the two H-resonators.

H-resonator;external quality factor;coupled coefficient;dual-band

TN713

A

1007－7820(2012)06－098－03

2011-12-31

韋柳泰(1984—)，男，碩士研究生。研究方向:微帶濾波器。