基于PCB板的高性能大功率滤波器设计

为：频段范围30～88 MHz;承受功率为100 W;在30～88 MHz频段内插入损耗<0.7 dB;带内波动<0.3 dB;带外抑制>25 dB。

根据要求，理论仿真设计了一个9阶30～88 MHz大功率带通滤波器，该滤波器的ADS仿真曲线如图1所示。从仿真结果可看出，所设计的滤波器能够满足设计要求。

根据ADS仿真电路完成滤波器设计后，实际测试滤波器的插入损耗和带内波动的等效曲线如图2所示。

同时，选择了几个较为关注的频点，对滤波器进行带外抑制测试，当输入平均功率为100 W时，滤波器带外抑制测试数据如表1所示。

由图1和图2比较可看出，实际测试出的大功率滤波器插入损耗值在滤波器的低端30 MHz时，损耗约为0.4 dB;在高段88 MHz时损耗达到约1.27 dB，带内波动达到约0.8 dB;通过表1的滤波器带外抑制测试结果可知，带外抑制理论约25 dB，但通过输入100 W功率的实际信号测试后，发现带外抑制仅为16 dB，实际设计的滤波器测试值与理论仿真值差距较大，无法满足设计要求。

通过对滤波器进行了仔细分析，并结合大功率滤波器的设计思路，对滤波器进行了重新设计，将滤波器的第一阶改进为吸收式滤波器;通过计算功率损耗所能产生的热量，重新选择了滤波器器件功率容量;对印制板板材进行了重新选型，选择了介电常数约有2.4的聚四氟乙烯板材，同时采用阻抗计算软件Polar对印制板采用均匀传输线设计。重新设计的滤波器原理仿真曲线如图3所示。设计的滤波器实测等效曲线如图4所示。

滤波器带外抑制测试数据如表2所示。

从图4和表2可看出，改进后的滤波器端30 MHz时损耗只有0.4 dB，高段88 MHz时损耗可达0.6 dB，带内波动约为0.2 dB;带外抑制，通过实际测试均优于25 dB，这与图3的理论仿真基本吻合，满足设计需求。

3 结束语

充分利用各种成熟滤波器技术优点，并结合工程实践中滤波器的设计要点，合理选择滤波器的元器件与印制板的板材，并在其设计过程中对滤波器的印制板布线采用均匀传输线进行设计，使高性能大功率滤波器的设计更加简便。