微带交叉耦合发卡式滤波器设计方法与实例分析

"这篇文章是2005年发表在华北电力大学学报第32卷第4期上的一篇自然科学论文，由刘刚和张淑娥撰写。该论文研究了微带交叉耦合发卡式滤波器的设计方法，探讨了发卡式谐振器的四种耦合结构的基本原理及其电磁耦合特性，并提供了设计实例和full-wave EM仿真的结果。该研究受到河北省自然科学基金的支持。" 微带交叉耦合发卡式滤波器是一种广泛应用在微波集成电路和移动通信领域的滤波器，其主要优势在于设计简洁、制造便捷、占用空间小、成本较低且易于集成。发卡式滤波器是基于半波长耦合微带滤波器的一种变体，通过将半波长耦合谐振器折叠成“V”形结构，从而实现更紧凑的布局。 论文详细分析了发卡式谐振器的四种耦合结构，包括电耦合和磁耦合两种基本类型的耦合方式。电耦合通常发生在谐振器之间的直接导体接触或靠近的地方，而磁耦合则源于谐振器之间的磁场相互作用。耦合系数是衡量这种耦合强度的关键参数，它与谐振器之间的距离密切相关。通过调整谐振器间的距离，可以精确控制滤波器的性能，如带宽、选择性以及通带和阻带的特性。 论文提出了利用发卡式谐振器之间的距离与耦合系数关系曲线来设计滤波器的方法。这种方法允许设计者根据所需滤波器的规格，如中心频率、带宽和插入损耗等，计算出合适的谐振器间距。通过这种方式，可以有效地优化滤波器的性能。 为了验证理论分析和设计方法的准确性，论文提供了一个发卡式滤波器的设计实例，并进行了full-wave EM（电磁全波）仿真。Full-wave EM仿真是一种强大的工具，可以模拟实际物理环境中的电磁场分布，帮助研究人员预测和验证滤波器的实际工作性能。仿真结果能展示滤波器的频率响应、带内特性以及可能存在的寄生效应，对于验证设计的合理性至关重要。 这篇论文为微带交叉耦合发卡式滤波器的设计提供了理论基础和技术路径，对于从事微波电路设计和通信系统研发的工程师具有重要的参考价值。通过深入理解和应用文中提到的方法，可以设计出满足特定需求的高性能滤波器，进一步推动微波技术在通信和信号处理领域的发展。