交叉耦合滤波器设计

腔体交叉同轴滤波器设计
传输零点位置的判定
图中A、B端口间的串联电感代表感性耦合，对传输信号相移约−90o，串联电容表示容性耦合，对传输信号相移约+90o。并联电容电感回 路代表谐振器，在谐振点处相移为零，在谐振频率低端呈现约+90o相移，在谐振频率高端呈现约−90o相移。因此，滤波器的交叉耦合可 用示意图2表示，图中含有编号的圆圈代表谐振器，其间的电感与电容表示谐振器之间的耦合关系，其他数字表示信号相移度数。 如果首尾输入输出谐振器(图2中1与3或1与4)间的各传输通道附加相移相反，传输信号破坏性叠加的结果会 在传输通带带边生成传输零点，谐振器的相移特性决定了传输零点在通带高端或低端，而交叉耦合强度决定其距通带中心的位置，耦合越 强，传输零点距通带越近。因此，图2中的交叉耦合确定了传输零点的相对位置与个数。在图2中，结构(a)的传输通带高端带边出现一个 传输零点，这是由于只有在谐振器2的谐振频率高端，主传输通道(1→2→3：相移为−90o−90o−90o=−270o)与交叉耦合通道(1→3：相 移为−90o)间的相移才是相反的；结构(b)在通带低端带边出现一个传输零点；结构(c)在通带高端与低端带边各出现一个传输零点；结构 (d)中不出现实频率传输零点，但出现虚频率零点，使其通带内的群时延特性更平坦[1]；结构(e)中两条交叉耦合通道导致通带高端带边出 现两个传输零点；结构(f)中两条交叉耦合通道使得通带低端带边出现两个传输零点。
新锐科技技术部
2007-12-28

腔体布局的设计
根据设计目标，依据上文的零点判定方法，选 择布局
由于分布参数电路的特点，交叉耦合多为 平面内实现；实现交叉的方法有限；偶数 节数耦合器多用并排方式，奇数可以是中 线对称结构
一下实例一个PHS频段的滤波器设 计，选择4节设计，1-4节交叉
in
out
*红色箭头表示交叉耦合；可以有多 种选择
新锐科技技术部
2007-12-28

耦合系数选择
耦合系数选择难度较大，因为我不会复杂的
矩阵计算，看都看不懂惭愧。我们可以找到
带优化功能的电路仿真软件比如
ADS,AWR,Ansoft Designer 等都不错。我
使用的是AWR.电路模型如下。推荐使用 AWR,感觉不错 而其准确度也不错
因为同轴耦合
PHASE2 ID= P6 A=a13 Deg S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k13 Ohm
使用他
用的是感性耦 合所以A=-90
F0=1.9 065
Qe= 62.8
做天线
度
k12= 0.012 k13=0 .001543 k23= 0.0096 0317696 196696
交叉耦合的容 性和感性由角 度A控制。
a1 3=90
依照此方法可以建立任 何的电路模型，现在只 要设置软件让他优化参 数就可以了呵呵，懒人 的做法。优化的初始值 可以和一般的滤波器一 样查表得到k和Qe;因为 交叉耦合量很小，所 以，其他的K变化不是 很大。如果优化后的余 量较大可以减少节数， 反之增加。
的馈电 网络
POR T
P= 1 Z=50 Ohm
PHASE2 ID =P4 A=9 0 Deg S=0 Deg F=0 GH z Zo=sqrt(Qe*50 ) Ohm
PHASE2 ID=P1 A=-9 0 Deg S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k12 Ohm
PHASE2 ID= P2 A=-90 De g S=0 D eg F= 0 GHz Zo= 1/k23 Ohm
PH ASE2 ID =P3 A= -90 Deg S= 0 Deg F=0 GH z Zo=1/ k1 2 Ohm
PH ASE2 ID =P5 A= 90 De g S= 0 Deg F=0 GH z Zo=sqrt(Qe*5 0) Ohm
（空气微带），
仿真结果
查表计算的
归一化的数
和hfss很接近，据需要乘以
做出来
端口阻抗
也很近似。
谐振回路电容 =电感，小心
单位
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PLC ID= LC1
L=10 00/(2*3.1415 9*F0) pH C= 1000/(2*3.141 59*F0 ) pF
PLC ID=LC 2 L= 1000/(2*3.1 4159*F0) pH C =1000 /(2*3 .14159*F0) pF
PLC ID =LC3
L= 1000/(2*3.1 4159*F0) p H C =1000 /(2*3 .14159*F0) pF
PL C I D=L C4
L =1000 /(2*3 .14159*F0) pH C =10 00/(2*3.1415 9*F0) pF
PORT P= 2 Z=50 Oh m
2007-12-28

耦合系数选择-结果
频率：
1893MHZ~1920MHZ 频带：17MHZ 因为是学习所以其他的 指标是随意设定的，只 为证明设计方法的可行 性。
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F0=1.906 k12=0.012
交叉耦合系数
k13=0.001543 Qe=62.8
k 23 = 0 .0 09 6 03
0 -2 0 -4 0 -6 0 -8 0
1 .8
G raph 1
D B (|S (2 ,1 )|) X G S M 4 unit
D B (|S (1 ,1 )|) X G S M 4 unit
1 .8 5
1 .9
F re q u e n cy (G H z)
1 .9 5
2007-12-28

3D结构建模及仿真
新锐科技技术部
2007-12-28