X波段微带带通滤波器的仿真设计

每50片三氧化二铝基板的厚度，均测自4.40英寸x3.70英寸的面积上由12个点组成的阵列，同时对基板的长轴和短轴进行两次长度和宽度测量。

　　表2是50片三氧化二铝基板的Er、损耗角正切和厚度分布数据，以及“最好”和“最差”的基板数据。

　　带通滤波器(BPF)仿真和测量

期望的BPF规格如表3所示，它选自于X波段性能。BPF测量采用了HP8510C VNA，其带有一个完整的双端口SOLT(短路-开路-负载-直通)微调装置。

反复使用奇/偶模式阻抗分析，对侧部边缘耦合滤波器的初步设计进行了评估。根据该设计计算得出的衰减程度和VSWR结果见图4。在10,100MHz和10,200MHz之间存在最小的VSWR(1.07)和衰减(1.8dB)。
　　

图5是侧部边缘耦合BPF拓扑设计。该设计采用 GSG “共面”源端口和负载端口，四周布置过孔接地笼。微带谐振器的几何尺寸为长5.52mm，宽0.330mm，耦合隙为0.152mm。

　　　图6 是自由谐振条件下的无损耗S21和S11参数


　　对导体几何尺寸和电气属性的精确控制是实现优异性能的关键。对于滤波器的应用频率，谐振器耦合发生在 ?/4元件上时，耦合效果最强。这种耦合线结构的缺陷是需要微小的缝隙来实现强大的耦合。由于这些元件是由导线构成的，导线的几何精度和一致性分别决定了所需阻抗的匹配度和耦合度。为控制导体的几何尺寸，可采用高度共形的电阻和尺寸补偿布线，以实现电镀导体的垂直/水平生长纵横比。使用这些设计/工艺特性，可以生产长25~50mm的3μm导线和空隙。

　　图7是 10GHz自由谐振条件下的电场。

　　微带几何结构的散射特性(非均质介质)会引起偶模和奇模相位速度的不对称。

　　图8~9是自由谐振条件下的 S21和S11损耗参数 。

　　对谐振高Q滤波器结构，使用四面体网孔建模进行了三维全波EM仿真。在计算S参数时，使用了降阶模型法。电磁场的评估则使用考虑到损耗的模型分析(固有模式)来进行。对分立式滤波器(自由谐振)和谐振腔滤波器(封闭谐振)都进行了分析。

　　模型报告

　　图 10是实际测量 (S21, S11)。

　　本文小结

　　X波段微带通带滤波器已经过了EM仿真、薄膜制造和VNA测试。仿真特性和测量得的滤波器特性具有良好的一致性：因数为10.1GHz;S21<1.3dB;电压驻波比(VSWR)为 1.1;带宽在1dB、3dB和10dB时分别为340MHz、380MHz和800MHz;形状因子为0.054dB/MHz。

　　威世公司的EFI在优化功能的多项关键性互动设计参数上取得突破性进展。威世公司是为数不多的几家能够提供这种设计和建模功能的制造商之一。