小型化SIR同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì)

(2 設(shè)計(jì)實(shí)例
該同軸腔梳狀帶通濾波器的技術(shù)指標(biāo)要求為：中心頻率f0=751 MHz，帶寬BW=13 MHz，帶內(nèi)插損L01．0 dB，帶外衰減>30 dB，在f0±20 MHz，腔體高度40 mm。
由文獻(xiàn)[3]查表可知：n：6，g1=2．154 6，g2=1．104 1，g3=3．063 4，g4=1．151 8，g5=2．993 67，g6=0．810 1。
2．1 單腔諧振單元的物理尺寸
中心頻率為751 MHz，1／4波長(zhǎng)大約為100 mm，普通梳狀線電容加載的濾波器的單個(gè)諧振器的尺寸為1／8波長(zhǎng)約為50 mm，而要求腔體高度小于40 mm。在本實(shí)例中，采用在SIR結(jié)構(gòu)中加載電容的方式。設(shè)定諧振腔長(zhǎng)度為34 mm，諧振器總長(zhǎng)lT為32 mm，對(duì)于空氣填充的λg／4型SIR諧振腔，在θ1=θ2=θ0的條件下，可以確定l1=21 mm，可得Rz=tan2βl1=tan22πl(wèi)1／l0=0．11，其中l(wèi)0為空氣中波長(zhǎng)。
通帶中心插損要求L01．0 dB，因此未加載Q值為：Q0>1 538．3，由知，(b的單位為cm)，得到b>0．85 cm，取b=9 mm。為了取得最大的Q值，Z1取值范圍應(yīng)該為75~90 Ω，因此可以將內(nèi)導(dǎo)體半徑分別確定為：a1=2．3 mm，a2=7．7 mm。由于階躍結(jié)合面和開路端電容的不連續(xù)性與諧振器之間形成的耦合電容，以及電容加載的影響，故階躍結(jié)合面與開路端的邊緣電容和加載電容可以用一段等效的長(zhǎng)度△li來(lái)代替。這樣可以得到l2=l1-△lj，其中△lj≈Cfln(b／a1)／2πε0，Cf=Cfe+Cb，Cfe為端壁邊緣電容，計(jì)算式見文獻(xiàn)[2]，Cfs為邊壁邊緣電容計(jì)算式同文獻(xiàn)[5]中梳狀線帶通濾波器的集總電容的計(jì)算。得到△lj=12 mm，則l2=9 mm。通過(guò)HFSS單腔本征模的仿真，可以得到最終尺寸a1=2 mm，a2=8 mm，l1=24 mm，l2=8 mm，如圖3所示。

2．2 終端Q值
終端外界Q值就是終端電阻反射到第一個(gè)諧振器中所得到的Q值。Qe值在理論上可以從低通原型參數(shù)和濾波器指標(biāo)中獲得，第一個(gè)諧振器的Qe=gog1Ω／BW=53．865。同時(shí)Qe還可以通過(guò)S11在諧振頻率處的群時(shí)延來(lái)提取。通過(guò)單腔驅(qū)動(dòng)模式的仿真計(jì)算得到S參數(shù)，根據(jù)公式Qe=ω0τs11(ω0)／4，由此可得激勵(lì)的高度為7．4 mm，如圖4所示。另外，從耦合矩陣中得出耦合系數(shù)，通過(guò)改變耦合孔的高度來(lái)改變耦合量的大小，達(dá)到所要求的耦合系數(shù)，如圖5所示。