基于枝节线加载谐振器的可调滤波器设计

发布时间：2020-02-17 02:51

【摘要】：传统基于变容二极管的双频电可调滤波器由于外部容值的加入,该类滤波器的插损变大,同时相对带宽锐减。基于多模谐振器结构,提出了一种新型的工作频段独立、电可调的双频带通滤波器。该滤波器由短路枝节线加载谐振器和一对1/4波长谐振器组成。在各自的谐振器末端加载带有变容二极管的外部偏置电路,1/4波长谐振器构成第一通带,短路枝节线加载谐振器构成第二通带,两通带之间互不干扰,单独调节。应用奇偶模分析法及调节耦合间距的方法,确保双通带均出现两个极点,保证其带宽的稳定性。该电可调滤波器第一通带可调范围为0.7~0.85 GHz,第二通带可调范围为0.9~1.05 GHz,同时双频带的相对带宽基本保持在10%以上,较以往的双频电可调滤波器,该款滤波器的相对带宽有了较为明显的提升。
【图文】：

等效电路图,谐振器,短路,波长

?．85GHz，对应3dB相对带宽大于10%;第二通带调谐范围:0．9～1．05GHz，对应3dB相对带宽大于10%;双频带在可调范围内插入损耗均优于6dB。1电可调滤波器结构分析该款滤波器采用了枝节线加载谐振器(Stub-LoadedＲesonator，SLＲ)和1/4波长谐振器结构。通过在SLＲ和1/4波长谐振器的开路端加载带有变容二极管的外置电路，来调节不同通带的奇偶模工作频率，，从而实现双通带的独立电可调。由于加入了源与负载之间以及谐振器之间的耦合，在获得较好的带内传输特性的同时，也提高了带间的隔离度。1．1短路1/4波长谐振器如图1所示，从1/4波长谐振器一侧看过去的输入导纳Yin为:Yin=jY1W1C1+Y1tanθ1Y1－W1C1tanθ1(1)根据谐振条件IM(Yin)=0，可得:C1=12πfo1z1cot(2πl1εi醨Cfo1)(2)图1短路1/4波长谐振器因此，在介质板材和微带线宽度确定的情况下，该谐振器中第一通带中心频率随变容二极管C1容值的变化而发生改变。1．2短路枝节线加载谐振器由于该谐振器是轴对称结构，可以采用奇偶模分析法进行分析，其等效电路如图2(b)、(c)所示。当奇模激励时，谐振器的对称面等效为电壁，相当于短路，如图2(b)所示。加载带有变容二极管的外置电路后，从传输线一端看过去的输入导纳Yin_odd为:Yin_odd=jY2W2C2+Y2tanθ2Y2－W2C2tanθ2(3)根据谐振条件IM(Yin_odd)=0，可得:C2=12πfo1z2cot(2πl2εi醨Cfe1)(4)(a)短路枝节加载谐振器(b)奇模等效电路(c)偶模等效电路图2短路枝节线加载谐振器及其等效电路偶模激励时，谐振器的对称面等效为磁壁，相当于开路，如图2

等效电路图,谐振器,枝节,短路

1．1短路1/4波长谐振器如图1所示，从1/4波长谐振器一侧看过去的输入导纳Yin为:Yin=jY1W1C1+Y1tanθ1Y1－W1C1tanθ1(1)根据谐振条件IM(Yin)=0，可得:C1=12πfo1z1cot(2πl1εi醨Cfo1)(2)图1短路1/4波长谐振器因此，在介质板材和微带线宽度确定的情况下，该谐振器中第一通带中心频率随变容二极管C1容值的变化而发生改变。1．2短路枝节线加载谐振器由于该谐振器是轴对称结构，可以采用奇偶模分析法进行分析，其等效电路如图2(b)、(c)所示。当奇模激励时，谐振器的对称面等效为电壁，相当于短路，如图2(b)所示。加载带有变容二极管的外置电路后，从传输线一端看过去的输入导纳Yin_odd为:Yin_odd=jY2W2C2+Y2tanθ2Y2－W2C2tanθ2(3)根据谐振条件IM(Yin_odd)=0，可得:C2=12πfo1z2cot(2πl2εi醨Cfe1)(4)(a)短路枝节加载谐振器(b)奇模等效电路(c)偶模等效电路图2短路枝节线加载谐振器及其等效电路偶模激励时，谐振器的对称面等效为磁壁，相当于开路，如图2(c)所示。此处为方便计算，我们取W2=2W1。加载带有变容二极管的外置电路后，从传输线一端看过去的输入导纳Yin_even为:Yin_even=jY2W3C2+Y2tan(θ2+θ3)Y2－W3C2tan(θ2+θ3)(5)当IM(Yin_even)=0时，偶模激励时的谐振条件为:C2=12πfe2Z2cot(2π(l2+l3)εi醨Cfe2)(6)在短路枝节线加载谐振器中，奇模谐振频率fe1与偶模谐振频率fe2同构成通带2，且在介质材料和微带线宽度确定

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