2GHz-4GHz梳型超宽带滤波器设计

1 引言

由于超宽带通信和雷达的应用多种多样，所以超宽带滤波器的设计方法也相当多样。许多学者研究了多种微带结构的超宽带滤波器。虽然微带滤波器的尺寸很小，并且很容易和其他表面装配器件集成，但是其插损往往都非常大。插损值一般都大于5dB 。微带滤波器还有一个问题就是其带外抑制往往都不太好。在本文中，我们给出了一种通带为2GHz到4GHz，阻带抑制达到11.23GHz的梳型超宽带滤波器设计方法。

2 滤波器设计

图1为11级梳型滤波器的结构示意图。方波导的宽度为a，高度为b，其中有11个方柱，每个方柱具有相同的宽度w。柱子的高度和相邻柱子的间距的定义如图1所示。输入和输出采用SMA接头。SMA内导体端接的小圆盘直径和高度分别定义为和。

图1 梳型滤波器结构图

采用文[7]中第8章所给出的宽带梳型滤波器的设计公式，可以得到滤波器的初始设计参数值。在本设计中，我们采用11级和0.1分贝波纹的设计指标。表1里面的“初始值”一栏给出了各个参数的计算结果。

使用CST模拟软件，代入结构的初始值仿真可以得到图2的仿真曲线。我们可以看到通带的高端边缘频率比设计低了一些，而且回波损耗也不好。这是由于此滤波器具有67%的相对带宽，对于我们所使用的计算公式来说稍微宽了一些。

表1 超宽带滤波器各参数的初始计算值和最终优化值