一种新型窄带高性能带通滤波器的设计①

丁 晨

(西安导航技术研究所，西安 710000)

0 引言

在现代通信系统的射频前端中，微波带通滤波器是必不可少的重要器件。在带通滤波器设计中，由于微带线的平面结构、加工方便及低成本等特点而成为最常用的微波滤波器实现方式。利用四分之一波长谐振器有效地抑制偶次谐波，并实现了整个滤波器的尺寸缩减是一种有效的方法[1,2]；而通过引入准集总(电容、电感)耦合结构，则可以实现滤波器尺寸的进一步缩减[3,4]。例如，使用略长于(或短于)四分之一波长的并联开路短截线实现了J变换器，K变换器则可以由一个金属化过孔来实现。然而在目前已发表的众多文献中，从滤波器设计的角度考虑，低插入损耗、窄的相对带宽、高选择性及紧凑的结构是几个相互矛盾的要素[5-9]，通常为了获得窄的相对带宽必然会导致插入损耗的增加，而高选择性也往往意味着滤波器整体尺寸的增加。

1 矩阵及网络变换

为了设计一款集低插入损耗、窄相对带宽、高选择性及小尺寸于一身的滤波器，本文提出了一种基于四级级联滤波器耦合矩阵网络变换的设计方法。使用基于平行耦合线和准集总结构电感耦合的四分之一波长谐振器进行滤波器的设计。最后，为了改善滤波器的带外特性，引入了带阻结构来抑制四分之一波长谐振器的高次谐波。理论分析与仿真测试结果的良好吻合证明了设计方法的有效性。

图1(a)为一般四级级联滤波器的耦合矩阵形式，其中kij代表谐振器i、j之间的耦合系数。……