小型化SIR同轴腔体滤波器的设计

1、小型化sir同轴腔体滤波器的设计微波带通是通信系统中的一类关键无源器件。近年来，随着微波技术的快速进展，无线电通信频率资源日益紧急，这就对滤波器的性能指标提出了更高的要求，因此讨论新的高性能微波带通滤波器具有非常重要的实际意义。而同轴腔滤波器具有功率容量大、体积小、q值高、易于实现的特点，能够符合带内插损小、带外抑制高的设计要求。g4型阶跃阻抗变换器(sir)作为基本谐振单元在不减小无载q值的状况下，可减小滤波器尺寸，并通过调整阻抗比来较好地控制杂散频率。同时采纳梳状线的形式，因为一端的加载，进一步缩短了谐振器的尺寸。sir滤波器在结构和设计上有很大的自由度，通过采纳不同类型的传输线(同轴、带

2、状线、微带、共平面)或介电材料而使其有很大的应用频率范围。1 基本原理sir是由两个以上具有不用特征阻抗的传输线组合而成的横向电磁场或准横向电磁场模式的谐振器，包括g4型、g2型和g型，都有开路面、短路面和它们之间的阻抗阶跃接合面。图1为g4型sir结构。传输线开路端和短路端之间的特征阻抗和等效电长度分离对应为z1、1和z2、2，输入端的阻抗和导纳分离定义为zi和yi。若忽视阶跃非延续性和开路端的边缘电容，那么zi的表达式如下由此可得谐振条件取决于1、2和阻抗率rz。普通匀称阻抗谐振器(uir)的谐振条件唯一取决于传输线的长度，而对sir同时要计人长度和阻抗比。因此sir比uir多了一个自由度

3、。图2是同轴sir的基本结构，内导体的半径和长度分离为a1、l1和a2、l2，外导体内半径为6，囫囵sir总的电长度可表示为r，则阻抗比rz可以表示为得最大的q值，z1取值范围应当为7590 ，因此可以将内导体半径分离确定为：a1=23 mm，a2=77 mm。因为阶跃结合面和开路端电容的不延续性与谐振器之间形成的耦合电容，以及电容加载的影响，故阶跃结合面与开路端的边缘电容和加载电容可以用一段等效的长度li来代替。这样可以得到l2=l1-lj，其中ljcfln(ba1)20，cf=cfe+cb，cfe为端壁边缘电容，计算式见文献，cfs为边壁边缘电容计算式同文献中梳状线带通滤波器的集总电容的计

4、算。得到lj=12 mm，则l2=9 mm。通过hfss单腔本征模的，可以得到终于尺寸a1=2 mm，a2=8 mm，l1=24 mm，l2=8 mm，3所示。22 终端q值终端外界q值就是终端反射到第一个谐振器中所得到的q值。qe值在理论上可以从低通原型参数和滤波器指标中获得，第一个谐振器的qe=gog1bw=53865。同时qe还可以通过s11在谐振频率处的群时延来提取。通过单腔驱动模式的仿真计算得到s参数，按照公式qe=0s11(0)4，由此可得激励的高度为74 mm，4所示。另外，从耦合矩阵中得出耦合系数，通过转变耦合孔的高度来转变耦合量的大小，达到所要求的耦合系数，5所示。最后经hfss仿真优化，结果6和图7所示。3 结束语文中以同轴sir谐振器为单元，谐振器间采纳开窗口的形式形成电容和耦合构成滤波器结构，设计了一款小型化的梳状带通滤波器，并在谐振器的开路端加载电容。因为加载电容及阶跃电