5.8GHz三阶CPS低通滤波器设计：宽阻带，高效抑制谐波

本文主要介绍了一种新型的宽阻带共面带状线（CPS）低通滤波器设计，该滤波器适用于高频通信和整流天线系统，能够有效抑制二、三次谐波，提高系统性能。设计基于CPS基本电路理论，实现了尺寸紧凑、低插入损耗和宽阻带的特性。 首先，共面带状线（CPS）作为一种平面传输线技术，由于其结构简洁、与有源和无源器件易于连接、对介质厚度不敏感、寄生效应小以及低损耗的特性，被广泛应用于各种微波电路，如天线、滤波器、耦合器、谐振器和放大器等。在整流天线系统中，低通滤波器扮演着关键角色，它允许基波信号通过，同时阻止二次和三次谐波，以优化转换效率。 文中设计的三阶CPS低通滤波器工作在5.8GHz频率，尺寸仅为25mm * 7.6mm。在通带内，它的最小插入损耗为-0.08dB，3dB截止频率为7.7GHz，而绝对带宽达到10.3GHz，保证了在这一范围内衰减小于-15dB，实现了宽阻带的抑制效果。与已有的CPS滤波器相比，该设计在抑制三次谐波方面表现出更优的性能，且体积更小。 滤波器的实现利用了CPS结构的半波长T型开路枝节和开口环谐振电路，这些不连续结构等效为串联的LC电路，产生了传输零点，有助于形成阻带特性。此外，通过在传输线内外添加T枝节和T型槽谐振，进一步增强了对高次谐波的抑制能力，实现了低通滤波器的小型化和宽阻带设计。 在CPS结构中，随着缝隙S的增大，CPS的总损耗减少，特性阻抗增加，这对于需要低损耗和高特性阻抗的系统尤其有利。设计中选用的介质板具有相对介电常数2.55，厚度0.8mm，覆铜厚度0.035mm。全波仿真软件IE3D分析出的线宽W为0.6mm，间距S为0.4mm，这些参数确保了滤波器在目标频率下的理想性能。 这种新型的CPS低通滤波器设计为高频系统提供了一种高效解决方案，其紧凑的尺寸、低插入损耗和宽阻带特性使其成为整流天线系统和其他射频前端应用的理想选择。通过优化CPS结构和采用创新的谐振电路设计，滤波器实现了对谐波的有效抑制，提升了整个系统的性能和效率。