Ku波段发夹滤波器设计:原理与优化
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更新于2024-09-16
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"本文主要探讨了Ku波段发夹型滤波器的设计技术,包括其原理、设计考量因素以及如何应对高频段带来的挑战。"
Ku波段发夹型滤波器是一种重要的微波器件,它在通信系统中起到筛选特定频率信号的关键作用。滤波器的性能主要取决于发夹谐振器的臂长、线宽和抽头位置。在Ku波段,由于工作频率较高(大约12至18GHz),这要求滤波器结构必须非常紧凑,以确保设计的精确性。
滤波器中心频率上的自由空间传播波长与发夹谐振器臂长有关,通常臂长为波长的四分之一。在设计时,考虑到介质板的介电常数选择较小以适应高频率,线宽W相应增加,以保持75欧姆的特性阻抗。然而,随着工作频率的提升,谐振器臂长与线宽的比值会显著增大,传统的开环谐振器设计不再适用。
为解决这一问题,文章提出了一种抽头发夹线谐振器的修正结构,采用U字型设计,并在弯角处使用50%切割的直角弯角。这种设计将直角弯角的长度计算为0.7倍线宽,以减少尺寸效应的影响。同时,为了匹配50欧姆的微带线,加入了渐变线来缓解不连续性对谐振器性能的干扰。
在Ku波段,耦合是设计中的另一个关键考虑因素。根据谐振器相对位置的不同,耦合可以分为电耦合、磁耦合和混合耦合。文中提到,实际应用中通常采用混合耦合方式。耦合间距s和耦合系数k之间的关系可以通过实验或者软件仿真(如HFSS的Eigenmodesimulation)来确定。当耦合系数大于谐振回路品质因数Qo的倒数时,可以计算出两个模的谐振频率,从而推算出耦合系数k。
根据图2所示的耦合系数修正曲线,可以看出在Ku波段,随着发夹间距的增加,耦合系数k会减小。同时,耦合系数k也受线宽与板厚比值(w/h)和介电常数的影响,随着这两者的增加,耦合系数k都会减小。这意味着在设计Ku波段滤波器时,需要特别注意这些参数的调整,以实现所需的耦合效果。
Ku波段发夹型滤波器设计是一项复杂的任务,涉及到多个参数的精确控制,包括谐振器的几何尺寸、耦合机制以及材料的电磁特性。通过合理的结构修正和耦合系数优化,可以实现高效、精确的频率筛选功能,满足高频通信系统的需求。
2021-05-08 上传
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2011-05-13 上传
webohu
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