一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法

摘要

本发明涉及一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，该方法包括以下的步骤：1)计算每个谐振单元的归一化电纳斜率参数X_i/Y₀；2)用螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，计算每个螺旋型缺陷微带结构单元所需的3dB带宽Δf_3dBi；3)获取每个螺旋型缺陷微带结构单元的尺寸和单元间距。本发明的高性能小型化窄带带阻滤波器设计方法，设计过程简单，工程应用方便，该设计方法使用了螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，实现的窄带带阻滤波器只利用了微带导带上的空间，不需占据其它的面积，同时具有阻带抑制度高、寄生响应得到改善等优点。

主权项

一种高性能小型化窄带带阻滤波器的设计方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：1)计算每个谐振单元的归一化电纳斜率参数X_i/Y₀假定阻带左右两侧的3dB衰减频点分别为f₁、f₂，阻带中心频点f₀和3dB相对带宽FBW可表示为：$f_0=\sqrt{f_1{f}_2},\mathrm{FBW}=\frac{f_2-f_1}{f_0}---\left(1\right)$通过低通原型滤波器的网络综合和频率变换，求解得到谐振单元间变换器的特征导纳Y_U和每个谐振单元的归一化电纳斜率参数X_i/Y₀，$\begin{array}{c}{\left(\frac{Y_U}{Y_0}\right)}^2=\frac{1}{g_0{g}_{n+1}}\\ \frac{X_i}{Y_0}={\left(\frac{Y_U}{Y_0}\right)}^2\frac{g_0}{g_i\mathrm{FBW}}\end{array}---\left(2\right)$其中，i＝1,2…,n，n为滤波器的阶数，g₀,…,g_n+1为低通原型滤波器的归一化元件值，Y₀是输入输出端口的特征导纳；2)用螺旋型缺陷微带结构单元作为等效的谐振单元，计算每个螺旋型缺陷微带结构单元所需的3dB带宽Δf_3dBi螺旋型缺陷结构单元是在微带导带上蚀刻螺旋型形状的缝隙而成，在窄带条件下(即(f₂‑f₁)/f₀<<1),每个螺旋型缺陷微带结构单元所需的3dB带宽Δf_3dBi可通过归一化电纳斜率参数X_i/Y₀计算得到，具体为：$\Delta f_{3\mathrm{dBi}}=\frac{f_0}{2}{\left(\frac{X_i}{Y_0}\right)}^{-1}---\left(3\right)$3)获取每个螺旋型缺陷微带结构单元的尺寸和单元间距每个螺旋型缺陷微带结构单元均工作在中心频点f₀，螺旋型缺陷微带结构单元中缝隙的总长度Ls由下式进行估算：$\mathrm{Ls}\approx \frac{c}{2f_0\sqrt{{ϵ}_{\mathrm{slot}}}}---\left(4\right)$其中，c为电磁波在自由空间的传播速度，ε_slot是缝隙在中心频点f₀处的相对有效介电常数。