懸置帶線(xiàn)帶阻濾波器的設(shè)計(jì)解析

1 引言
　　帶阻濾波器常用于射頻/微波系統(tǒng)中濾除不需要的信號(hào)或者抑制寄生響應(yīng)，抑制不同通信系統(tǒng)之間的干擾，可以解決相近的本地收發(fā)天線(xiàn)之間的共址干擾問(wèn)題。
　　懸置帶線(xiàn)是一種優(yōu)越的電磁波傳輸系統(tǒng)，其用途廣泛，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種類(lèi)型的濾波器，不僅可用于傳輸線(xiàn)諧振器型濾波器，也可用于半集總濾波器的設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)，在平面?zhèn)鬏斁€(xiàn)中金屬損耗占據(jù)主導(dǎo)地位，相對(duì)于微帶線(xiàn)和共面線(xiàn)，懸置帶線(xiàn)的橫截面較大，這有效降低了金屬層的電流密度以及介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而能有效減小損耗，同時(shí)，屏蔽效應(yīng)使其不會(huì)產(chǎn)生輻射，延伸至空氣中的電磁場(chǎng)成分增加，降低色散效應(yīng)對(duì)濾波器性能的影響。
　　在帶阻濾波器的設(shè)計(jì)中，阻帶抑制特性及通帶到阻帶的過(guò)渡特性是設(shè)計(jì)兩個(gè)重要方面。帶阻濾波器的設(shè)計(jì)常見(jiàn)于窄帶或者寬帶的設(shè)計(jì)，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，采用平面?zhèn)鬏斀Y(jié)構(gòu)形式具有低成本，易于加工的優(yōu)點(diǎn)，大量的相關(guān)設(shè)計(jì)的文章發(fā)表于各種期刊雜志，但是，關(guān)于中等阻帶寬度的帶阻濾波器設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)較為少見(jiàn)，本文設(shè)計(jì)了一種X波段帶阻濾波器，采用“支線(xiàn)式”結(jié)構(gòu)，Ansoft HFSS軟件仿真，實(shí)現(xiàn)通帶2～18GHz，具有15%的阻帶帶寬，陡峭的過(guò)渡帶。
　　2 帶阻濾波器設(shè)計(jì)的基本原理
　　首先，介紹幾種平面帶阻濾波器的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示，這三種濾波器結(jié)構(gòu)是1/4波長(zhǎng)短截線(xiàn)微波帶阻濾波器的常見(jiàn)類(lèi)型，“平行耦合式”結(jié)構(gòu)（圖1（a）所示）適用于窄帶帶阻濾波器，“并聯(lián)基型”（圖1（b）所示）適用于寬帶帶阻濾波器，而“支線(xiàn)式”結(jié)構(gòu)（圖1（c）所示）適用于中等帶寬帶阻濾波器的設(shè)計(jì)。
　　本文設(shè)計(jì)一種中等阻帶寬度的帶阻濾波器，采用圖1（b）所示的支線(xiàn)式電路結(jié)構(gòu)，其等效于圖2（a）所示的1/4波長(zhǎng)短截線(xiàn)帶阻濾波器基型電路，這種基型帶阻濾波器的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)公式［5］，可以應(yīng)用頻率變換和黑田變換，直接從集總原件LC梯形低通原型推導(dǎo)出來(lái)，具體步驟是：①確定低通原型；②將各元件乘以帶寬因子；③加入單位元件，應(yīng)用黑田變換；④確定電路結(jié)構(gòu)。
　　
　　圖1 帶阻濾波器的幾種結(jié)構(gòu)形式