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带抽头的微带交指滤波器初始设计流程

文数文 高杨 许夏茜

文数文, 高杨, 许夏茜. 带抽头的微带交指滤波器初始设计流程[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 074101. doi: 10.11884/HPLPB201830.180007
引用本文: 文数文, 高杨, 许夏茜. 带抽头的微带交指滤波器初始设计流程[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 074101. doi: 10.11884/HPLPB201830.180007
Wen Shuwen, Gao Yang, Xu Xiaqian. Initial design procedure of microstrip interdigital filter with tapped-line[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 074101. doi: 10.11884/HPLPB201830.180007
Citation: Wen Shuwen, Gao Yang, Xu Xiaqian. Initial design procedure of microstrip interdigital filter with tapped-line[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 074101. doi: 10.11884/HPLPB201830.180007

带抽头的微带交指滤波器初始设计流程

doi: 10.11884/HPLPB201830.180007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61574131

核探测与核电子学国家重点实验室开放课题基金项目 2016KF-02

四川省重点实验室开放基金项目 14ZXTK01

详细信息
    作者简介:

    文数文(1992-),男,硕士研究生,从事微电子机械系统研究;505672577@qq.com

    通讯作者:

    高杨(1972-),男,博士,研究员,从事微电子机械系统研究;gaoyang@caep.cn

  • 中图分类号: TN631.2

Initial design procedure of microstrip interdigital filter with tapped-line

  • 摘要: 带抽头的微带交指滤波器初始设计方法繁多,但设计不够全面、简洁,同时精度不高,因此给出了一套详细、简洁的初始设计流程。设计步骤为:指标“规范化”,确定低通原型滤波器,求解滤波器阶数,求解归一化电导值,设计抽头的线长和线宽,设计谐振器的线宽,设计非输入输出谐振器的线长,设计相邻谐振器间距,设计输入输出谐振器的线长和抽头的位置,交指滤波器整体建模仿真。最后以Ka波段滤波器为案例进行初始设计,初始设计结果显示中心频率在30.19 GHz附近,通带比29.40~31.00 GHz略大,通带内最大插入损耗为4.22 dB,最小回波损耗为9.32 dB,27.00 GHz和33.40 GHz的带外抑制大于30.00 dB,已经基本满足设计指标,后续只需要稍加优化就能完全满足设计指标,验证了此套设计流程的可行性及其较高的精度。
  • 图  1  带抽头的微带交指滤波器一般模型

    Figure  1.  General configuration of interdigital filter with tapped-line

    图  2  带抽头的微带交指滤波器初始设计流程

    Figure  2.  Initial design procedure of interdigital filter with tapped-line

    图  3  单个谐振器建模

    Figure  3.  Modeling of single resonator

    图  4  单个谐振器的S11曲线

    Figure  4.  S11of single resonator

    图  5  两个谐振器对称耦合建模

    Figure  5.  Modeling of symmetric coupling of two resonators

    图  6  两个对称耦合谐振器的S参数曲线

    Figure  6.  S parameter of two symmetrically coupled resonators

    图  7  输入/输出谐振器建模

    Figure  7.  Modeling of input/output resonators

    图  8  输入/输出谐振器的群时延

    Figure  8.  Group delay of input/output resonators

    图  9  交指滤波器建模

    Figure  9.  Integral modeling of interdigital filter

    图  10  交指滤波器S参数曲线

    Figure  10.  S parameter of interdigital filter

    图  11  HFSS交指滤波器优化结果

    Figure  11.  Optimization result diagram of entirety filter in HFSS

    表  1  滤波器设计指标

    Table  1.   Design specification of the filter

    center frequency /GHz passband frequency range/GHz passband ripple /dB insertion loss /dB return loss /dB stop rejection /dB
    30.19 29.4~31 1 2~3 17.7 ≥30@27 GHz&33.4 GHz
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    表  2  切比雪夫原型滤波器归一化电导值

    Table  2.   Normalized conductance value of the Chebyshev prototype filter

    n g0 g1 g2 g3 g4 g5 g6
    5 1 0.971 4 1.372 1 1.801 4 1.372 1 0.971 4 1
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    表  3  耦合系数mk与谐振器间距s

    Table  3.   Coupling coefficient m, k and resonator spacing s

    i m k s/mm
    1~2 0.045 91 0.045 8 0.256
    2~3 0.033 71 0.033 6 0.292
    3~4 0.033 71 0.033 6 0.292
    4~5 0.045 91 0.045 8 0.256
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-01-08
  • 修回日期:  2018-03-09
  • 刊出日期:  2018-07-15

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