发卡结构带通滤波器设计实例

发卡结构带通滤波器设计实例
一、设计指标
通带：1.15-1.48GHz，插损小于1dB
带外抑制：S21<30dB@800-950MHz
@1700-1800MHz
回波：S11<15dB@1.15-1.48GHz
带内波纹小于0.1dB
选用板材：介电常数4.0
H=0.1
介质损耗0.003
二、设计原理
本人认为滤波器设计主要有两个关键点，一个是找到合适的谐振器，另一个是将各个谐振器和输入输出馈线合理耦合起来。
发卡结构的原理和平行耦合滤波器的原理是大同小异的，谐振器采用半波长U 型的微带谐振器，耦合系数是同过平行耦合的那套理论发展过来的。唯一不同的是输入输出馈线的选择。
三、设计步骤
1. 综合出耦合系数

2. 获取谐振器
本例采用半波长的U 型谐振器结构，它的长度可从TXLine 中算出来。

算出来的长度为67.1156mm，两个U 型结构的臂间距取2mm，最终优化出臂长为32.7mm谐振器的特性如下图

3. 耦合的实现
耦合量与谐振器的间距有关，距离越大耦合越小，距离越小耦合越强。耦合系数和间距的关系可以通过em 仿真获得，这里用sonnt 仿真获得。参数扫描间距s，仿真出不同s 下的两个谐振点，根据公式

算出耦合系数。然后拟合出耦合系数与间距的关系图。

关系找到后，就可以根据前面算出来的耦合系数按照这种关系将谐振器耦合起来
了。
4. 馈线的位置
馈线直接影响着匹配问题，馈线选择的好，驻波就不会太差。馈线的位置有专门的公式：

5. 联合优化仿真
为了获得较为理想的参数需要将里面的关键参数设置成变量进行优化仿真。我用的是ads-sonnet 联合优化这样能够减少优化的时间，提高设计效率。下面的是优化出来的版图：

最终的优化结果：

学习！