一种可以减小尺寸的带通滤波器

1 引言

在现代通信系统中，带通滤波器（BPF）是一种重要的微波器件。目前，许多学者针对BPF性能的改进已做了大量广泛而深入的研究，比如小型化，轻质量，低损耗以及较高的品质因数Q等。

为了实现带通滤波器的小型化，已提出了各种滤波器结构，如导体支持共面波导(CBCPW), 慢波结构，四分之一波长短谐振器，阶跃阻抗谐振器(SIR)的使用，以及由周期性加载不平衡阶梯阻抗微带线设计成的发夹线谐振器。

本文的目的是介绍一种新的基于共面波导（CPW）馈电的SIR带通滤波器，可以达到减小滤波器尺寸的目的。SIR，是由两条具有不同阻抗特性的传输线构成的，与单位阻抗谐振器(UIR)相比，SIR具有较好的杂散特性。在本文所设计的滤波器中，用一个方形环作为谐振器，并且将方形环和CPW分别置于介质层的不同面。滤波器中的SIR结构是由方形环上的一些开槽组成的，这使得滤波器实现了尺寸减小的目的。滤波器的设计将在文章的第二部分中详细的介绍。在第三部分，通过与一般带通滤波器的性能进行分析和比较，进一步验证了本文设计的SIR带通滤波器的小型化特性。

2 基于CPW馈电的SIR带通滤波器的设计

本文设计的基于CPW馈电的SIR带通滤波器的结构如图1所示。CPW置于介质层的地板面，而方形环则在介质层的另一面。其中，介质层的介电常数为er=6.03，厚度为h=0.8128mm。方形环外的外环长度为L=22MM，圆环的宽度为W=2mm。在CPW的终端，将CPW设计为一个T型结，并且将两个CPW沿方形环的对角线对称的放置。为了使CPW的特性阻抗为50Ω，CPW尺寸的选择也是极为重要的。在本文中，CPW的尺寸为L_f=16mm，W_f=1.4mm。此外，CPW的中心导体部分的宽度为W_c=1.4mm，而其与地之间的缝隙宽度为W_g=0.2mm。在SIR结构的设计中，方形圆环上开槽的长度为L_c=1.5mm，L_g=0.5mm。

图1 CPW馈电的SIR 带通滤波器的结构图

图2 SIR带通滤波器的仿真结果和测量结果

图3 SIR带通滤波器的实物图