PDF《谐波抑制优越的小尺寸 L-波段微带低通滤波器》

3、L4和C4.L5是高阻抗和低阻抗短截线的电感之和.C5是开路低阻抗短截线 电容.高阻抗短截线的电容可以忽略不计.在表3中给出了L-C模型值.EM和L-C仿 真结果如图5C所示,与模型一致.SMF谐振器在7.6 GHz下产生传输零点(TZ2). 这种结构的物理尺寸(以mm计)为:W7=3,W8=0.29,W9=0.41,W10=0.25, W11=0.1,W12=3.25,H6=3.24,H7=2.97,H8=13.61和H9=0.37. 根据式(10)计算SMF谐振器的S21为(13) 表1 L-C 模型取值 L1(nH) L2(nH) C1(pF) C2(pF) C3(pF) 6.634 2.377 0.298 0.088 0.6 (a) W5 W6 H3 W1 H5 H1 H4 W4 W3 W2 H2 C3 C2 C3 C1 C1 C3 C2 C3 L1 L1 L2 L2 (b)

0 C10 C20 C30 C40 C50 C60 C70 Magnitude (dB)

0 1

2 3 Frequency (GHz)

4 5

6 7 (c) |S11| Layout |S11| LC |S21| Layout |S21| LC TZ1 图3:对称的改进T形谐振器:(a)布局;

(b)L-C模型;

(c)仿真响应. (1) (2) 为了建立阻带,采用对称的改进T 形谐振器,如图3a所示,谐振器的L-C 模型如图3b所示.传输线的电感和电容 分别标记为L1和C1.L2和C2分别为高阻 抗短截线的电感和电容.C3是开路低阻 抗短截线的电容.低阻抗短截线的电感 可以忽略不计.L-C模型的取值见表1.

34 形谐振器和SMF谐振器组合在一起,如图7a所示.组合谐振器的电磁仿真如图 7b所示. 该结构有两个传输零点(TZ1和TZ2)分别位于2.7 GHz和6.6 GHz. 原始的和改进的LPF 为了增加过渡带的锐度,将四个 径向短截线添加到组合谐振器中(见图8).原始LPF具有尖锐的过渡带, 但阻带窄.这种结构的物理尺寸(以mm为单位)为:W13=6.73,W14=0.88, W15=2.33,W16=0.64,H10=0.25, R1=4.06,θ1=20度. 根据图8b,阻带受限于传输极点. 为了实现更宽的阻带,添加四个开路短 截线作为抑制元件,产生一些传输零点 (参见图9).电路布局和EM仿真分别 如图10a和10b所示.这种改进的LPF的 回波损耗高,并且阻带被扩展到35 GHz 以上.物理尺寸(mm)为:W17=1.5, W18=0.1,W19=1.52,H11=2.79,H12= 0.76. 最终的滤波器设计采用四个半圆 形短截线(见图11).它具有超宽的阻 带(2.38至65 GHz)以及上至34次谐波 的高衰减(24 dB).物理尺寸(mm) 为:W19=0.69,Wm=1.17,Hm=1.5, R2=0.25,θ2=180度. 仿真与测量 LPF装在RT-Duroid 5880(εr=2.2, h=0.381mm,损耗角正切值=0.0009) 上,使用ADS软件进行仿真,并用Keysight 8757A网络分析仪进行测试(参 见图11c).它表现出从2.38到65GHz的 超宽阻带,24dB抑制可达34次谐波. 最终的滤波器在通带中具有3 dB截止频 率1.89 GHz和高回波损耗(14.8dB). 总体尺寸仅为17.7mm*7.5mm(0.153λg*0.065λg).参照Hayati等人 [17] 列出的规范,具备这些特性,有益于 无线应用.该滤波器与其他报道成果的 对照列于表4.该滤波器具有最大的阻 带、最小的尺寸和最高的FOM. 在表4中,过渡带锐度(ξ)定义为 (15) 表2 C3和H1取不同值时的截止频率 C3 (pF) 0.6 0.55 0.5 H1 (mm) 3.3 2.9 2.64 TZ1 (GHz) 仿真值 2.872 2.998 3.124 计算值 2.876 2.995 3.129 误差(%) 0.14 0.10 0.16 Cutoff Frequency (GHz) 1.423 1.486 1.550 从式(13)中提取TZ2 (14) 根据式(14),TZ2由L5调谐(见图6). 为了获得宽阻带,将对称的改进T

0 C10 C20 C30 C40 C50 C60 C70 C80 | S

21 | (dB)

0 1

2 3 Frequency (GHz)

4 5

6 7 H1 = 3.3 mm H1 = 2.9 mm H1 = 2.64 mm C3 = 0.6 pF C3 = 0.55 p........