论文部分内容阅读
低通滤波器作为一种选频器件,可以放置在系统接收机的前端,用来限制整个系统的有效工作带宽,同时可以保护后级放大器不受到干扰信号的影响,也可以将其放置在系统中的带通滤波器前面,用来起到消除带通滤波器的寄生通带、抑制放大器的谐波信号的目的。微带低通滤波器有着体积小、重量轻、生产成本低以及便于集成等特点,现在已成为微波集成电路领域的研究热点,在通讯系统、微波测试系统等系统中都有着非常广泛的应用。为了滤波器等够达到锐截止、宽阻带的滤波器性能同时能够满足小型化的要求,本文引入开路微带T型节、Hi1bert分形DGS结构(缺陷地)、倒T形并联枝节等单元对传统的高低阻抗微带低通滤波器和并联分支线滤波器微带低通滤波器进行设计改进,获得了良好的滤波性能。首先,采用高阻抗传输线单元加载并联倒T形枝节方法,构成带阻滤波支路,抑制了寄生通带,减小了滤波器面积。以7阶切比雪夫低通滤波器为例进行了设计和测试。实验结果表明,倒T形并联枝节滤波器截止频率为5.06GHz,通带内最大插入损耗小于0.95dB,在5.61～13.6GHz内阻带抑制超过21dB,而滤波器的面积比传统的开路端短截线微带低通滤波器减小20%。其次,以开路端短截线微带低通滤波器为基础,采用开路微带T型节替代串联传输线的方法,设计了一个截止频率5GHz的7阶开路微带T型节低通滤波器。将T型节带阻滤波支路嵌入到低通滤波器内部,针对低通滤波器上出现的寄生通带,设计相应结构的T型节进行抑制。仿真结果表明:改进后的开路微带T型节低通滤波器通带内的回波损耗小于-28dB,通带内插入损耗小于0.5dB,带外抑制5～18GHz大于30dB,比传统的开路短截线低通滤波器体积缩小了近10%。为进一步提高低通滤波器的性能,论文以截止频率为5GHz的5阶哑铃型DGS微带低通滤波器为例进行设计改进。引入Hilbert分形技术,将DGS Hilbert结构单元代替哑铃型DGS结构单元,使滤波器体积大大减小、滤波器过渡带明显减小,为了补偿DGS单元引起的传输线特性阻抗的变化,在滤波器输入和输出端口设计出阻抗渐变的微带传输线进行阻抗补偿,极大改善了滤波器的阻抗匹配性能。仿真结果表明:改进后的分形缺陷地低通滤波器在0-5.3GHz通带内回波损耗小于-18GHz,在6-23GHz内阻带抑制达到-20dB,能够有效的抑制多次谐波,且滤波器尺寸为23.6mm×9.5mm,比哑铃型缺陷地结构的滤波器体积减少了约10%。实验结果表明:以上设计改进的三种低通滤波器都实现了锐截止、宽阻带,并兼顾了低损耗和小型化性能。