一種加工簡便的電容加載梳狀線濾波器設(shè)計
1引言
梳狀線濾波器是一種重要的微波濾波器。其設(shè)計簡單,性能優(yōu)良。由于它采用的諧振器是長度約為中心頻率對應(yīng)波長的1/4的諧振桿,因此當工作在頻率較低時,每個諧振桿的長度較長,從而導(dǎo)致整個濾波器體積變大。為了解決這一問題,有許多的方法,其中電容加載是重要的一種。所謂電容加載,就是在諧振桿的開路端增加電容效應(yīng),使其長度小于1/4波長。文獻[3]中所謂的SIR諧振器,即以減小開路端特性阻抗來減小諧振桿長度的辦法,其實與電容加載有很大的共通之處,只是從不同的角度去理解而已。本文主要采用“電容加載”這一名詞來統(tǒng)稱上述方法。
常見的電容加載方式示于圖1中。總體來講都是讓開路端變大。其中(a)為圓桿的情況,(b)為方桿的情況,(c)為方桿的情況,但開路端只在一個方向變大。
對于(a)和(b)來講,加工時,每個諧振桿一般要分開加工,再與腔體連在一起,用螺釘固定,并加以焊接;對于(c)來講,雖可將所有諧振桿加工在一個平面上(如圖2),再套上蓋子(如圖2),但要獲得較大的電容效應(yīng),其開路端體積大,重量大,抗振動性能會變差。
圖1幾種常見的電容加載方式
圖2一種電容加載的梳狀線濾波器
為了解決上述問題,本文提出了一種加工簡便,又兼顧各方面要求的電容加載方式。
2加工簡便的電容加載梳狀線濾波器
如圖3所示的電容加載梳狀線濾波器,每個諧振器中有三根方柱,其中較長的一根為諧振桿,下端與腔壁連接,開路端朝上;較短的兩根連接在腔壁的另一端,與中間諧振桿的開路端形成電容效應(yīng),或者說減小了開路端的特性阻抗,從而使得諧振桿的長度小于1/4波長。
圖3加工簡便的電容加載梳狀線濾波器
這種結(jié)構(gòu)加工十分方便。所有的方柱都可以在一塊金屬平板上加工出來(即圖3中畫出的部分),這種加工可以采用線切割,并且可以多塊平板疊在一起同時進行線切割,加工速度很快。切割好后,只要在前后加上蓋子即可。與圖2中相比,這種形式的電容加載可通過調(diào)節(jié)諧振桿旁邊的柱子長度方便地調(diào)節(jié)其加載量,而不會造成加載較多時開路端過大、過重。
3設(shè)計實例
設(shè)計一個無線通信用的濾波器。其通帶為1.92~1.98GHz,通帶邊緣一倍帶寬以外的抑制達到-60dB,帶內(nèi)反射低于-20dB。
根據(jù)上述要求,采用6級的濾波器可以實現(xiàn)。限于篇幅,本實例只為驗證上述的電容加載方式的有效性,而對濾波器的其它指標,如插入損耗等暫不考慮。設(shè)計過程如下:
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