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毫米波带通滤波器的设计 .曾斌 (成都 610036 信息产业部电子第二十九研究所) I摘要I本文主要介绍了26-40GHz毫米波滤波器的设计方法，并采用该方法研制出 了26-40GHz的带通滤波器，获得了良好的性能。该滤波器具有成本低，调试简单， 可大量重复生产的特点。 关键词 毫米波 带通 滤波器 0 引言 毫米波设备具有对目标分辨率高，方向性好，信息量大，受恶劣天气影响小等优点 近年来得到了很快发展。一般来说，毫米波系统的成本是比较高的，为了节约成本，在毫 米波系统中采用低成本，小体积，性能好的滤波器就显得十分重要。 悬置微带线是一种性能优良的传输线结构，它是将很薄的介质荃片悬置于镀银的腔体 中，因此它的电场主要分布在介质基片上下的空气中，所以惫置微带线具有很高的Q值 以及很好的温度稳定性，它对加工精度的要求也不是很高。悬置微带平行祸合线滤波器主 要采用的是微波印制技术，它具有体积小，成本低，可大量重复生产等优点。因此可广泛 应用于微波，毫米波领域。 1 设计过程 平行祸合线滤波器的设计方法，许多资料中都有详细的介绍，在此就不作详细的论述， 现将其设计过程简单叙述如下: (。利用切比雪夫低通原型 由给定的通带频率#i泥以及带外衰减L;求出所需耍的滤 波器级数N.}(及各原型值Si(i=1,2...N)o (2)由所求得的级数N，及各原型值，经低通到高通的频率变换以及网络变换，求出 各平行祸合线段的奇，偶模阻抗， (3)由奇，偶模阻抗综合出各祸合线段的几何尺寸，线宽W;,缝隙S;, 曰空 一:: 1 L路7F 图 1传统的J悬置微带到波导转换 图2 新颖的悬置微带到波导转换 2 设计要点 ·347. 按照上述设计过程，我们设计了一个 26禅OGHZ的悬置微带平行祸合线带通滤波器，采 用的是RT/5880Duroid0.254mm厚的介质荃片，悬置线微带线上下腔高分别为。.7mm。在 设计过程中，考虑到滤波器的频率较高，带宽较宽，而且接口为波导形式，因此，在设计 中采取了以下措施来保证滤波器的性能。 (1)采用新颖的悬置微带到波导转换。传统的悬置微带到波导转换的结构如图1所示. 它将一段悬置微带线探针直接从波导的宽边深入到波导中激励 丁Etc来传输的。这种结构看 似十分紧凑，但是由于信号在悬置微带线中的传输方向和从彼导口中的输出方向相垂直1 实际应用中十分不方便，通常需要用弯波导来转换，增加了设各的体积。实际设计中我们 采用了如图2所示的转换形式，和原来的结构相比，悬置微带线探针深入波导的位置旋转 了900。这样带来的好处是信号在悬置微带线中的传输方向和从波导口中的输出方向相同， 这样就方便了安装和连接。通过试验可以看出这种转换在26-40GHz全频段范围都有良好的 性能。 (2)考虑到所设计的滤波器相对带宽达42.42%,带宽压缩比较严重，如果按常规的设 计方法计算，所得的结果常常导致滤波器的带宽变窄。因此设计时，适当放宽了滤波器的 带宽，并用仿真软件对所计算出的滤波器参数进行了仿真。我们使用的是ADS中的 momentum 两维半电磁仿真软件对滤波器参数进行仿真，对计算结果进行验证。由于 Momentum只是一种两维半的电磁仿真软件，不能对悬置微带到波导转换进行仿真，因此 我们的仿真结果只包含了悬置微带线部分。图3为滤波器的版图。 图3滤波器版图 (3)开路端的补偿。由于藕合节的开路端具有开路效应，必须对其进行补偿。我们采 用对微带线开路端电容进行修正的方法来计算悬置微带线开路揣电容。PSilvester和P. Benedek给出了微带线开路端电容的计算公式: CWf=二22{3.3O02266s一。4一Wh)’一’}/000P(F/mm， 式中: W (nun) 传输线宽度