[發明專利]一種交指帶通濾波器的設計方法

在審

• 申請號: 201610220855.4
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105655675A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 杜興紅;湯山山
• 申請（專利權）人: 丹陽華神電器有限公司
• 主分類號: H01P1/205
• 分類號: H01P1/205;H01P11/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 高桂珍

1.一種交指帶通濾波器的設計方法，其特征在于步驟包括：

1)計算終端開路式濾波器的節數：

式中：N_開路為終端開路式濾波器節數；LAr為通帶內分貝波紋；

f₁為通帶截至頻率；f_a為阻帶衰減頻率；

a＝10^Las/20；L_AS為阻帶衰減值；

2)計算每個桿的歸一化單位長自電容：

C1ϵ=376.7ϵrYA(1-hZ1/ZA)C2ϵ=376.7ϵrYAh(Y2YA)-hC1ϵCkϵ|k=3-n-2=376.7ϵrYAh(YkYA)Cn-1ϵ=376.7ϵrYAh(Yn-1YA)-hCnϵCnϵ=367.7ϵrYA(1-hZn/ZA),---(2)]]>

其中，g_k為歸一化低通原型濾波器元件數值，ω₁′＝1；

θ1=π2ω1ω0=π2(1-Ω2)Jk,k+1YA|k=2~n-2=g2g0gkgk+1Jn-2,n-1YA=1g0g0g2gn-2gn+1Nk,k+1|k=2~n-2=(Jk,k+1YA)2+(ω1′g2tanθ12g0)2---(3)]]>

Z1ZAω1′g0g1tanθ1Y2YA=ω1′g22g0tanθ1+N23-J23YAYkYA=|k=3-n-2=Nk-1,k+Nk,k+1-Jk-1,kYA.-Jk,k+1YAYn-1YA=ω1′(2g0gn-1-g2gn+1)tanθ12g0gn+1+Nn-2,n-1-Jn-2,n-1YAZnZA=ω1′gngn+1tanθ1---(4);]]>

3)計算兩相鄰桿間的歸一化單位長互電容：

C12ϵ=376.7ϵrYAh(Z1/ZA)Ck,k+1ϵ|k=2~n-2=376.7ϵrYAh(Jk,k+1YA)Cn-1,nϵ=376.7ϵrYA(hZn/ZA),---(5),]]>

式(2)和式(5)中ε為介電常數；ε_r為相對介電常數；h為無量綱的比例因素；

4)通過公式：

SB=1πln(K2+1K2-1)WkB|k=1-n=12(1-tB)×(C02ϵ-C′fek-1,kϵ-C′fek,k+1ϵ)L=14×cf0×1ϵr,---(6),]]>

Cpϵ=2WB(1-t/B)C′feϵ=Cf×ln(1+tanhθ)π(1-t/B)ln2Cfϵ=Cfπ(1-t/B).---(7),]]>

計算出濾波器每一級的幾何尺寸S，W，L的值，其中C′_f0為奇模邊緣電容，C′_fe為偶模邊緣電 容，C_p為平板電容，C_f為邊緣電容，B為兩邊兩個接地板的距離，t為中心導帶的厚度，W為中心 導帶的寬度，S為兩個導帶(諧振器)的間距，c為光速，f₀為通帶的中心頻率，C為光速，f₀為通帶 的中心頻率,

5)確定濾波器級數的選擇和歸一化低通原型元件值：選用矩形系數較好的切比雪夫低 通原型濾波器來設計，帶內的最大衰減值L為0.1.由式(1)可得N開路＝8.則其歸一化低通 原型濾波器元件值為：：go＝1，gl＝1.1897，g2＝1.4346，g3＝2.1199，g4＝1.6010，g5＝ 2.1699，g6＝1.5640，g7＝1.9444，g8＝0.8778，g9＝1.3554；

6)計算導體桿的歸一化單位長自電容和歸一單位長互電容：對自電容C_k/ε和互電容 C_K.K-1/ε，懸置線ε_rel與帶狀線ε_r的轉換公式和懸置線ε_r與帶狀線ε_r的轉換公式分別為式(8) 和(9)所示，

ϵre1=Bϵr2bϵr-4(ϵr-1)+0.5---(8)]]>

ε_re2＝(1+ε_r)/2(9)

選用的基片材料為聚四氟乙烯，介電常數ε_r＝2.6，厚度t＝1.6mm，腔高B＝15.8mm，可得 到交指型濾波器中每一級導體桿具體的物理幾何尺寸參數W[i]，L[i](i＝1～8)和S[i，i+ 1](i＝1～7)

7)基于ADS的5層介質模型的仿真原理建立驗證模型：其中ML8CTL—V為非對稱8級耦合 線模型，每一級耦合桿的參數為W[1]，形C2]，…，形[8]；S[1，2]，S[2，3]，…，S-PARAMETERS 為散射參量[|s]模塊，仿真起始頻率0.4GHz，終止頻率2.6GHz，步長為0.05GHz；

8)使用ADS的TUNE仿真器對驗證模型進行優化：

得出交指型濾波器導體桿幾何尺寸參數的最終值。