一种可以减小尺寸的带通滤波器

本文使用Ansoft 商业软件和Aglient 8753ES网络分析仪对滤波器分别进行建模、仿真以及参数的实际测量。参数的仿真结果和测量结果如图2所示。从仿真结果中可以看出，滤波器通带的工作频率包括了以1.39GHz为中心的0.5GHz-2.5GHz频率范围。此外，在滤波器的通带外有两个传输零点，其所在频率分别为1.11GHz和1.55GHz。在两个零点处，滤波器的带外抑制电平分别为45dB 和31dB。在测量中，将两个SMA接口分别与CPW相连接，从而对参数进行实际的测量。从图2中可以看出，在测量结果中，滤波器通带的插入损耗频率范围为1.29GHz-1.44GHz，相对带宽为10.8%。其中，包括SMA接口所引起的插入损耗在内，滤波器的最小插入损耗为1.23dB。此外，图2中的仿真结果和测量结果显示了良好的一致性。图3所示为本文设计的SIR滤波器的实物图，介质层的地面为CPW，并分别与两个SMA接口连接，而方形环则置于介质层的另一面。

3 与一般带通滤波器性能的比较

为了更好的验证本文所设计的SIR带通滤波器具有减小滤波器尺寸的特性，在这一节中，将与一般的带通滤波器的性能进行比较和分析。一般带通滤波器的结构图如图4所示，其几何尺寸与本文所设计的滤波器的尺寸一致。带通滤波器使用一个长度为L_s=3mm的方形微带线作为微扰，并将其置于方形环内环的一角。分别使用Ansoft 商业软件和Aglient 8753ES 网络分析仪对滤波器进行仿真和测量，从而得到其性能参数的仿真结果和测量结果。

如图5所示，对于一般的带通滤波器，在仿真结果和测量结果中，其通带的工作频率分别为以1.8GHz为中心和以1.78GHz为中心的0.5GHz-2.5GHz的频率范围。因此，仿真和测量的相对带宽分别为6.67% 和 6.74%。此外，仿真以及测量结果的带外抑制电平都低于50dB。由于在测量中同样将两个SMA接口与CPW连接，因此，包括SMA所带来的插入损耗在内，滤波器的最小插入损耗为1.01dB。图6为本文提及的一般带通滤波器的实物图。

图4 一般带通滤波器的结构图

图5 一般带通滤波器的仿真和测量结果

图6 一般带通滤波器的实物图

本文所设计的SIR带通滤波器和一般带通滤波器的参数分析和比较结果如图7所示，从测量结果可以看出，SIR带通滤波器通带工作的中心频率为1.36GHz，而一般带通滤波器则为1.78GHz ，前者的中心频率比后者低23.4%。因此，本文所设计的滤波器相对一般滤波器而言，可以实现滤波器尺寸减小的目的，尺寸减小量可达到23.4%，而面积缩小将达到41.3%。

图7 SIR带通滤波器和一般带通滤波器的比较

4 结论

本文设计了一种新的基于CPW馈电的方环形SIR 带通滤波器，对测量结果与仿真结果进行了比较，二者具有较好的一致性。与之前类似的带通滤波器相比，本文提出的新设计可使尺寸减小了大约23.4%。