某緊湊型表貼波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)方案

　　1 引言
　　隨著為微波技術(shù)在無線通訊和雷達(dá)系統(tǒng)中應(yīng)用的不斷增多，對(duì)電路尺寸小、制作簡(jiǎn)單的微波帶通濾波器的需求也日益增加。而波導(dǎo)濾波器具有高功率容量，低插損和良好的頻率選擇特性等特點(diǎn)。但是，由于受器件工作原理的限制，普通的波導(dǎo)濾波器的體積比較大。緊湊型波導(dǎo)濾波器是微波技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典而又十分活躍的研究課題。2003年， Vlad Lenive 和 John Ness 報(bào)告了一種采用高度減小的波導(dǎo)的緊湊型波導(dǎo)濾波器。2006年， Christen Rauscher 報(bào)告了一種采用介質(zhì)填充和脊波導(dǎo)加載的緊湊型波導(dǎo)濾波器。在1966年G. Craven提出了一種凋零模濾波器，使得濾波器的尺寸與直接耦合腔比較可以進(jìn)一步減小，本文將報(bào)告一種利用凋零模和電容加載構(gòu)成的新型表貼波導(dǎo)濾波器。
　　2 表貼波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
　　電容加載可以使濾波器的腔體長(zhǎng)度減少，而凋零模濾波器中微波在截止頻率以下也可以傳輸。這樣把兩者結(jié)合起來構(gòu)成的濾波器長(zhǎng)度和寬度都將大大減小，對(duì)于機(jī)載雷達(dá)和衛(wèi)星通訊技術(shù)中波導(dǎo)濾波器的性能、體積、重量等都有嚴(yán)格的要求的情況下非常實(shí)用。
　　我們給出一個(gè)例子，設(shè)計(jì)指標(biāo)規(guī)定為：濾波器中心頻率為15.48GHz，帶寬為80MHz， 通帶內(nèi)的駐波比小于1.3 （反射系數(shù)小于－17.7dB）。帶外15.36GHz和15.60GHz處要小于-20 dB。
　　根據(jù)現(xiàn)代微波濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，滿足上述條件時(shí)n=3，波導(dǎo)濾波器的g參數(shù)如表1所示。
　　表1 濾波器的g參數(shù)
　　
　　我們通過用電容加載和凋零模濾波器理論進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)利用CST來設(shè)計(jì)和仿真該波導(dǎo)濾波器。我們得到緊湊型表貼波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖及尺寸如圖1所示。
　　
　　圖1 表貼型濾波器結(jié)構(gòu)示意圖及尺寸
　　圖1給出了電容加載與凋零模相結(jié)合的3階緊湊型表貼波導(dǎo)濾波器的示意圖。內(nèi)部結(jié)構(gòu)由波導(dǎo)濾波器加3個(gè)電容凸臺(tái)和2個(gè)膜片組成，該結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)計(jì)，兩端的金屬柱子與玻珠的金屬探針相聯(lián)起耦合作用。波導(dǎo)長(zhǎng)度、寬度和高度分別為l、a和b，l×a×b＝31.06mm×4.7mm×3.3mm。整個(gè)產(chǎn)品的外形尺寸為34.26mm×7mm×4.5mm。從中我們可以看出，根據(jù)濾波器設(shè)計(jì)的一般理論，f=15.48GHz時(shí)，波導(dǎo)的a=9.69mm時(shí)，可以看出利用凋零模濾波器理論后，波導(dǎo)的寬邊減少了一半以上，從而更加有利于濾波器的小型化