看MMR如何帮助UWB带通滤波器优化性能

　　图3：这些图给出了MMR滤波器（a）在固定d=0.3mm、W＝1.2mm和改变L的弱耦合条件下仿真得到的S21幅度、（b）在固定d=0.13mm、L=13.6mm和改变W的弱耦合条件下仿真得到的S21幅度、（c）在固定L=13.6mm、W=1.2mm和改变d的弱耦合条件下仿真得到的S21幅度。

　　在对某些方面的轻度调整确定后，就可以开始对UWB MMR带通滤波器进行设计、仿真和测量。图4给出了所建议的UWB滤波器的顶部和底部视图。在设计中使用商用HFSS 11.0软件进行了仿真和优化。该UWB滤波器制造所用的基板的介电常数为2.2，厚度为0.787mm。滤波器性能采用安杰伦公司提供的型号为N5230A的矢量网络分析仪（VNA）进行测量。

　　图4：这两张图显示了基于MMR的UWB带通滤波器的顶部（a）和底部（b）。

　　图5对预测和测量的S21（插损）和S11（反射损耗）幅度的频率响应以及群延迟进行了比较。预测的S参数证实，新设计的UWB滤波器在包括UWB通带在内的宽范围频率内（3.9-10.7 GHz）具有较高的反射损耗（≥11dB）和较低的插入损耗（＜0.8dB＝。测量结果也表明了良好的反射损耗（≥10dB）和较低的插入损耗（≥1.5dB），其中包括滤波器中使用的SMA连接器损耗。测量得到的群延迟在0.15ns和0.45nm之间变化，最大变化量是0.3ns，这些数据表明建议的UWB滤波器具有良好的线性度。在通过14GHz的上截止频带中的衰耗≥20dB。

　　图5：这些图对UWB带通滤波器的（a）S21与S11以及（b）群时延的测量和仿真性能进行了比较。

　　总之，我们成功地采用具有双平行耦合线和矩形槽的均匀MMR实现了UWB微带带通滤波器设计。通过正确调整矩形槽的长度（L）、宽度（W）和位置（d），可以重新分配三个谐振频率，从而使UWB滤波器取得更好的通带性能，包括＜1.5dB的插入损耗和≥10dB的反射损耗，以及小于0.3ns的群延迟变化。测量得到的性能指标与仿真结果非常接近。

　　参考文献：

　　1. H. Wang and L. Zhu， “Aperture-Backed Microstrip Line Multiple-Mode Resonator for Design of a Novel UWB Bandpass Filter，” 2005 Asia-Pacific Microwave Conference， Vol. 4， 2005.

　　2. L. Zhu and S. Sun， “Ultra-Wideband （UWB） Bandpass Filters Using Multiple-Mode Resonator，” IEEE Microwave and Wireless Components Letters， Vol. 15， No. 11， November 2005， pp. 796-798.

　　3. S. W. Wong and L. Zhu， “Miniaturization of Triple-Mode UWB Bandpass Filters with Extended Upper-Stopband，” 2008 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series （IMWS） on Art of Miniaturizing RF and Microwave Passive Components， December 2008， pp. 102-105.

　　4. S. Sun and L. Zhu， “Multiple-Resonator-Based Bandpass Filters，” IEEE Microwave Magazine， Vol. 10， No.2， April 2009， pp. 88-98.

　　作者：W.CHENG， X.H.WANG， Y.TUO， Y.F.BAI， X.W.SHI