图3-9级数N和谐振器长度的关系
图3-10给出了直接由片面电路电磁祸合分析计算获得的谐振频率值与采用LTLR多阶一维模型获取的近似结果的偏差。结果表明,为了使偏差小于1%,RZ必须低于2.5。这说明了多阶SIR近似方法的局限性。但是在这个限制范围之内能用比一般电磁场分析方法少的多的计算时间获得有效的结果。而在现代EDA工具功能日益强大的今天,相对简单的前期设计加后期EDA调试的设计方法无疑是实用和顺应潮流的
3.2.2锥形线BPF的设计方法
基于上面的结论,下面我们用N=60, R, =2的条件来讨论锥形线BPF的设计方法。首先验证单个谐振器特性,随后通过分析谐振器对,以获得设计滤波器所需的祸合特性,最后是利用这些结果:实现锥形线BPF的设计。采用的衬底H=1.27mm£,=10.5。通过上面介绍的多阶SIR近似分析方法,图3-11给出了R_ =2时谐振器长度L。和谐振频率之间的关系。
利用文献『8』中介绍的双端口法,我利用仿真工具ADS2002绘制了fo=4.4GHz, R, =2, ZZ=50。时输入/输出.线的接入位置和外部Q (Qe)的关系曲线图3-12。
图3-13是也是通过文献『8』中介绍的方法获得的锥形线谐振器对间的级间祸合系数k和谐振单元间距s的关系曲线,测试条件同于上面Q。的测试条件。
g0g1 (3?31)wggQe2?nn?1 (3-32)w wkj,j?1? (3?33)gjgj?1Qe1?注:w是相对带宽,g0、g1、gn?1是低通原型中的电抗值。Qe1和Qe2分别是输入端和输出端的外部Q值,当输入输出阻抗相等的时候, Qe1=Qe2。
kj,j?1是第j级和j?1级谐振器间的耦合系数。
通过上面的公式和关系曲线,我们可以得到如下的BPF设计流程:
图3-14锥形线滤波器的实验设计法
3.2.3 spur line的带阻特性
用两段对称平行藕合导体构成的spur line结构的带阻滤波器首先由Schiff man和Matthaei提出,随后Bates在微带结构中实现了这种设计,并以奇偶模同样相速的假设进行了分析,不久,Nguyen等人加入了奇偶模相速不同的因素进行了分析。在文献『12』中,CAIN NGU丫EN等人对如图3-15中的不对称双线和三线spur line结构进行了详细的分析。分析表明,采用不对称结构的藕合线实现spur line比对称的设计维度要多,而且可以提供更宽的阻带特性。本文中使用到的spur line模型就参考此文。
在后面的设计中将会用到ADS来进行辅助设计,图3-16给出了仿真电路图。
§3.3谐波抑制的锥形线BPF设计实例
锥形线谐振器减少了插损,增强了级间藕合强度,有利于实现宽带低损耗的BPF,但是相应的,这些性能的提高是以牺牲阻带特性、增大尺寸和降低Q值为代价的。其中阻带特性的劣化有最为严重。参考图3-5可以看到,当R: =2的时候第二谐振频率出现在1.7*fo处。本文提出了一种在锥形线上增加spurline的设计来提供2个零点,实现谐波抑制的功能,并且讨论了spurline放置位置的影响。
下面就给出一个具体的设计。