Ka波段微带带通滤波器研究

Ka波段微带带通滤波器研究

杨健樊勇张显静

电子科技大学电子工程学院成都 610054

摘要：本文利用ADS仿真软件，在微带软基片上，采用微带平行耦合的电路结构，在Ka波段35GHz频率上，优化设计了毫米波带通滤波器，得到了比较理想的实验结果：中心频率为35.05GHz，1dB带宽为2.1GHz，插入损耗为2dB。

关键词：微带，带通滤波器。

Design A Band-Pass Filter In Ka-Band

Jian-Yang Yong- Fan Xianjing- Zhang

School of Electronic Engineering, UESTC, ChengDu 610054

Abstract: In this paper , by using the ADS(Advanced Design System 2003A) ,a millimeter wave Band-Pass Filter (BPF) was proposed on the soft substrate of microstrip at 35 GHz in Ka-band which based on the parallel-coupling of the microstrip circuits, and we got the following performance: the center frequency was 35.05GHz, 1dB bandwidth was 2.1GHz, insertion loss was 2dB.

Key words: microstrip, Band-Pass Filter (BPF).

一、引言

现代通信技术的发展，雷达和空间电子技术也得到迅速发展．对设备的体积、质量与可靠性都提出了更高的要求。虽然与波导结构的滤波器相比，微带平行耦合线带通滤波器有较大的损耗，特别是到了高频段，但在某些场合(如星载小功率本振信号的杂波与谐波抑制等)，差损不是最关键指标，而必须综合考虑电性能、结构、体积、质量、可靠性等多种因素。精确设计的微带平行耦合线带通滤波器是一种值得优先选取的滤波器。

本文为了减小滤波器耦合支节中的阶梯突变带来的损耗，从而影响滤波器的性能，对滤波器的耦合支节微带线的宽度合理限制，再利用ADS的优化功能，对其耦合支节的长度、宽度和缝隙合理优化，根据优化结果加工了一个带通滤波器并进行了试验测试，得到了比较理想的效果，在34GHz～36.1GHz，插入损耗为2dB，通带内比较平坦。

二、拓扑与优化

本文所介绍的滤波器是一种窄带的带通滤波器，利用微带电路的平行耦合方式实现，为了使通带平坦和带外有较大损耗，本文采用5个耦合支节的平行耦合带通滤波器形式[2]，其拓扑如图1。

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VAR VAR1

W3=0.509371 opt{ 0.3 to 0.77 }Eqn

Var Term Term2Z=50 Ohm

Num=2W2=W1 mm

W1=W3 mm

图1 拓扑结构

由拓扑可以明显看出，此种滤波器采用了5个平行耦合支节，因此设计时结合ADS 的优化功能来优化每个支节的长度、耦合的缝隙和耦合支节种每个微带线的宽度来达到优化目标。

优化目标如下：

通带范围：34.5GHz －36.5GHz 带外损耗：33GHz 、38GHz <-30dB

21S 31GHz 、40GHz <-50dB

21S 通过ADS 的多次优化，得到的优化曲线如图2。 优化结果：

34.5-36.5GHz IL>-0.674dB

33GHz 、38GHz <-35dB 21S 31GHz 、40GHz <-55dB 21S 带内带外均已达到优化目标。

freq, GHz

d

B (S (2,1))

图2 优化结果 ２１１

三、试验结果

根据以上优化结果，我们用RT/DUROID 5880的介质基片制作了该带通滤波器，如图3，利用Agilent 8757D Scalar Network Analyzer得到如图4所示的测试曲线（该曲线包括波导与微带间两端过渡在内）。从曲线可知：中心频率下移到35.05GHz左右，带内波动不大。具体结果如下：中心频率在35.05GHz，1dB通带宽度：2.1GHz，带内最大损耗：4.4dB，带内最小损耗：2dB，3dB通带宽度：2.5GHz，带内最大损耗：5dB，带内最小损耗：2dB。

图3 滤波器基片图

图4 实测结果

四、结束语

本文通过对滤波器耦合支节微带线宽度的合理限制，减少了阶梯突变带来的损耗，提高了滤波器的性能，得到了比较好的结果，通过本文的设计实例，我们相信微带集成带通滤波器可以得到较好性能，得到广泛应用。

五、参考文献

1．COHN B，Parralle1—Coupled Transmission—Line—Resonator Filters，IRE rans,on MTT,V,MTT—6，No、2，l958

Hammersadt E O.et a1,Microstrsp Handbook，ELAB RePort STF 447 419,N7034,University of Trondheim—NTH,Norway,1975．

2.《现代微波滤波器的结构与设计》甘本袚吴万春科学出版社

3．《微带电路》清华大学《微带电路》编写组人民邮电出版社

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