新型微带带通滤波器设计
第１７卷ＶｏＬｌ７第１１期
Ｎｏ．１１
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２００９年１１月
Ｎｏｖ．２００９新型微带带通滤波器设计
刘青爽，韩莉，薄娟，刘丽红
（中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州２２１００８）
摘要：提出一种新型微带带通滤波器设计。它是由带有Ｊ．变频器的零阶谐振ＺＯＲ（ｚｅｍｔｈ－ｏｒｄｅｒｒｅｓｏｎａｎｔ）系统构成。零阶谐振系统以互补分裂谐振环和一系列沟道组成的左手材料ＬＨＭ（Ｌｅｆｔ—ＨａｎｄｅｄＭａｔｅｒｉａｌ）为基本单元。在传统设计的基础上进行改进。得到适合具有严格设计要求的滤波器设计使用模型，并给出此零阶谐振系统的共振频率和导纳斜率参数的确定方法。实验表明，该微带带通滤波器的模拟量与测量之间存在最佳关系。并具有高选择性能、对称的响应曲线以及良好的通带带宽控制性能。
关键词：微波技术；带通滤波器（ＢＰＦ）；互补分裂谐振环（ＣＳＲＲ）；零阶谐振（ＺＯＲ）；共振频率；导纳谐振参数中图分类号：ＴＮ７１３文献标识码：Ａ文件编号：１６７４－６２３６（２００９）１ｌ—００８９－０２
Ｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ
ＵＵＱｉｎｇ－ｓｈｕａｎｇ，ＨＡＮＬｉ，ＢＯＪｕａｎ，ＬＩＵＬｉ?ｈｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣＵＭＴ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｍｉｅｒｏｓｔｒｉｐｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｚｅｒｏｔｈ－ｏｒｄｅｒｒｅｓｏｎａｎｔ（ＺＯＲ）ｓｙｓｔｅｍｏｆＪ－ｉｎｖｅｒｔｅｒｓ．，１１ｌｅＺＯＲｕｓｅｓｔｈｅｌｅｆｔ—ｈａｎｄｅｄｍａｔｅｒｉａｌ（ＬＨＭ）ａｓｕｎｉｔｃｅｌｌｓ．ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｐｌｉｔｒｉｎｇｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ
ａｎｄｓｅｒｉｅｓｇａｐｓ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ，ａｂａｎ＠ａｓｓｆｉｌｔｅｒ（ＢＰＦ）ｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｒｅｓｏｎａｎ｜ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｓｕｓｃｅｐｔａｎｃｅｓｌｏｐｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄａｎｄａｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄＢＰＦｈａｓｍｕｃｈｂｅｔｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ｍｏｒｅｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｂａｎｄｗｉｄｔｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ（ＢＰＦ）；ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｓｐｌｉｔｒｉｎｇｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ（ＣＳＲＲ）；ｚｅｒｏｔｈ－ｏｒｄｅｒｒｅｓｏｎａｎｔ（ＺＯＲ）；ｒｅｓｏｎａｎｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｓｕｓｃｅｐｔａｎｃｅｓｌｏｐｅｐａｒａｍｅｔｅｒ
１引言２平面ＬＨＭ和ＺｏＲ的设计分析
目前分裂谐振环ＳＲＲ（ＳｐｌｉｔＲｉｎｇＲｅｓｏｎａｔｏｒｓ）和互补分裂
谐振环ＣＳＲＲ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＳｐｌｉｔＲｉｎｇＲｅｓｏｎａｔｏｒｓ）的潜在应
用价值不断被挖掘。ＳＲＲ可用于左手材料ＬＨＭ（Ｌｅｆｉ—Ｈａｎｄｅｄ
Ｍａｔｅｒｉａｌ）ＢＩ，ＬＨＭ具有反向电导介电常数和渗透系数。这种
反向介电常数通过互补的ＳＲＲ（ＣＳＲＲ）来弥补。这样共振因
素导致ＳＲＲ应用的局限性。同时也促进ＣＳＲＲ发展。
研究证明，在以ＣＳＲＲ为基础的传输电路中增加沟道来
建立平面ＬＨＭ是可行的１２｜。这种平面ＬＨＭ可用于设计微带
带通滤波器。但当前大多数带通滤波器都是由ＬＨ单元或其
改进的单元简单级联构成的，几乎所有的带通滤波器设计均
不能较好地控制其频率响应（带宽、带外抑制等）。因此，这里
详细给出基于电容耦合零阶谐振器（ＺＯＲ）的微带带通滤波
器的设计。
ＺＯＲ以平面ＬＨＭ为基本单元，通过分析直接由Ｂｌｏｃｈ阻
抗和相移确定模拟量Ｓ和零阶共振频率。该设计能够采用导
纳斜率参数定量描述ＺＯＲ的谐振参数，使用统一负长度微
系统嵌入式电容描述Ｊ．变频器，通过连接ＺＯＲ和Ｊ．变频器
完成ＢＰＦ设计和仿真。
收稿日期：２００９—０６－０９稿件编号：２００９０６０３３
作者简介：刘青爽（１９８６一），女，河北唐山人。研究方向：电子技术。
ＣＳＲＲ和沟道组成的ＬＨＭ单元典型布局如图ｌ所示．图ｌ中。其衬底厚度为１．５ｍｕｇ介电常数为２．６５，外环半径ｒ．．－－６ｍｍ，内环半径ｋ＝５．４ｍｍ，圆环宽度Ｓ＝０．３ｍｉｌｌ，圆环缺口宽度ｇ＝０．３ｒａｍ，底板上贴片沟道宽度ｇａｐ－－－０．８ｍｉｌｌ，ＬＨＭ单元长度Ｚ＝２２ｍｍ。底板上贴片宽度ｗ＝４．２ｍｍ。本文假定ｒ．＝ｒ。－２Ｓ。
图１ＬＨＭ单元典型布局
ＬＨＭ由单元细胞级联组成［３１。图２为由２个单元细胞级联的平面ＬＨＭＳｌｌ图。由图２可知。过渡带衰减较小，选择性较差。虽然可通过增加单元细胞级联数改善系统选择性，但难以得到对称的响应曲线、良好的通带带宽控制性能以及其他性能指标。因此在分析ＬＨ通带附件的单元细胞的性能指标的基础上．设计平面共振器模型，以改进其性能。导纳斜率
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万方数据