射频微波滤波器（5）-螺旋滤波器

2016-10-30 by:CAE仿真在线来源:互联网

螺旋谐振器类似于一个四分之一波长的同轴线谐振器。两者不同之处在于螺旋谐振器内导体是螺旋线形的,而同轴线谐振器的内导体是直的。对于工作在同一频率上的螺旋谐振器和同轴线谐振器相比,螺旋谐振器的体积可作得比同轴线谐振器小得多,且能保持较高的无载 Q 值(约为 1000 左右)。

螺旋谐振器也属于同轴腔谐振器的一种,由于电场和磁场全部限制在腔体内,所以没有辐射损耗;若选用介质损耗很小的材料做支架,或者不用支架,则介质耗损也很小;若选用合适的导体材料,外表面镀银,则金属损耗也很小,那么谐振器的无载Q值就可以做得较高(能够达到1000左右),这是 LC 滤波器所不能达到的。

螺旋滤波器在 10MHz 到 1500MHz 的范围内,均可以设计出来。由于螺旋线中场结构复杂,其能实现的带宽普遍很窄,这是螺旋滤波器的一个缺点。

540 MHz螺旋滤波器设计

具体指标如下:

中心频率: f0=540 MHz;

通带带宽: Δ f=12 MHz;

FBW=2.2%

带内插损: IL ≤0.5dB

回波损耗: LR ≥20dB

带外抑制:f0 ± 20 MHz , Ls ≥30dB

输入输出方式:标准 SMA 接头

图1 4 阶交叉耦合滤波器的模型

图2 Designer 中的二维模型

图3 CST 中建立的单腔体三维模型及仿真结果

图4 谐振器耦合结构

图5 谐振器交叉耦合结构

图6 外部Q值仿真结构

图7 四阶交叉耦合螺旋滤波器仿真

图8 四阶交叉耦合螺旋滤波器实物图

加工出的实物测试图如图9所示,可以看出,其带内回波损耗大于 16dB,插损大于 2dB。

图9 四阶交叉耦合螺旋滤波器测试结果

参考文献:

成都电讯工程学院,《LC 滤波器和螺旋滤波器的设计》,北京人民邮电出版社,1978.

杨飞,《基于通信系统的螺旋滤波器的研究》,2010.

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