Ku波段发夹型滤波器的设计

，

的自由空间传播波长,当谐振器线宽w

时,有效介电常数εre由式(1)确定其中ε

常数：

发夹型滤波器广为应用在微波低频段。在

用时，滤波器结构已经变得十分紧凑，为保证设计精度，介质板介电常数一般选用较小，而使得线宽w增大（发卡

L=

剧增大，传统的开环谐振器结构已经不适合于

用，需对其结构进行一定的修正。

图1 抽头发夹线谐振器

为抽头发夹线谐振器修正结构。谐振器采用字型结构，弯角处采用50%切割直角弯角，进入

字型谐振器结构中直角弯角的长度已不可忽略，这里计算倍线宽。抽头与50欧姆微带线匹配，并加入一段渐

变线，以减小不连续效应对谐振器的影响。减小中平行双线间距离a，使其在0.8~1.5倍线宽之间。

图2 Ku波段耦合系数修正曲线

由图2中关系曲线可知，耦合系数k随着发夹间距的增加而减小。同时耦合系数k随w/h变化，当w/h增加时，耦合系数k减小。同时耦合系数k随着介电常数的增加而减小。修正后的发夹线谐振器在Ku波段得到的耦合系数曲线，与低频段常用的耦合系数曲线存在较大差异，图2对发夹线滤波器在Ku波段的设计应用有一定参考价值。

待设计滤波器相邻谐振器间耦合系数一般使用下面

式中L=，R是抽头线的特性阻抗，

式滤波器的特性阻抗，t是抽头微带线到发卡式谐振器中

间位置的距离，Q=

g

g

=4.472 mm

=0.87 mm t=0.604 mm

考虑到微带线的终端开路效应，四分之一波长微带

－0.44h＝

图3 发夹线滤波器版图

根据上面设计的参数作为原始参数，初步确定发卡

式滤波器的具体尺寸。利用Ansoft Designer软件建立仿真

电路图，进行模拟、调谐、优化，在HFSS软件中进行仿

真，得到滤波器的频率特性如图4所示。

图4 滤波器仿真结果

使用Agilent 8720ES网络分析仪测试制作的滤波器，传输系数dB(S21)测量结果如图5所示。由图5和图4（b）比较可见,测试结果与仿真结果吻合得非常好。可以看到,滤波器在频率小于11.3GHz和大于13.5GHz处的衰减可达到40 dB以上. 测试结果与Designer优化仿真得到的结果基本一致，满足指标要求。

图5 滤波器性能实测曲线

4 结束语

微带抽头线发夹带通型滤波器具有结构紧凑，尺寸小，重量轻和成本低等优点，在微波低频段得到了广为应用，本文经分析对比验证了发夹结构带通型滤波器在Ku 频段仍具有较高实际应用价值。而诸如Ansoft等CAD软件可以大幅缩短射频/微波电路的设计周期，减少了设计成本，且能获得较好的性能指标，测试结果与设计预期有较好的一致性。

参考文献

1 李明洋,郭陈江. 微带抽头线发卡型滤波器设计[J]. 微电子与

基础产品, 2003, 29(9):57~60

2 Hong Jia-sheng, Lancaster M J. Microstrip filters for RF/

microwave applications[M]. New York: John Wiley&Sons.

Inc., 2001. 29~133