集成式滤波器设计

摘 要：本文介绍了一种在PCB电路上实现高性能腔体滤波器的方法。通过空气直接耦合使腔体滤波器直接安装在PCB电路上，该方式既保证了腔体滤波器的高Q特性，又提高了安装的可靠性，同时大幅提高混合电路的集成性能。

关键字：腔体滤波器 表贴安装 PCB

中图分类号：TH772.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0110-02

在微波通信系统中，结构紧凑和性能良好的滤波器对系统指标的提高起着关键性的作用。腔体滤波器具有高带外抑制，低损耗等特点，被广泛应用于微波混合集成电路当中。平面滤波器的损耗、带外抑制及带内平坦度相对腔体滤波器来说还较差，往往应用于一些指标要求不太严格的电路当中。随着现代PCB电路制造工艺水平的提高，PCB电路的工作频段越来越高，对高性能滤波器的需求也越来越迫切。特别是在微波多层印制板电路当中，腔体滤波器的使用往往还是需要额外加载板及电缆来进行焊接，这样既增大了电路的体积，也不利于电磁兼容。

本文介绍了一种新颖的设计方式，可以实现腔体滤波器与PCB电路的直接安装。该方式既减小了整个电路的体积也保证了滤波器的高性能。

1 设计方法

具体的梳线及交指滤波器设计方式见[2]。传统的终端短路交指腔体滤波器设计中，信号的输出通过探针焊接在输入输出端谐振杆端头上来实现。在本文的设计当中，探针变为在输入输出谐振器下方，方向相同的50Ω阻抗传输线。图1为滤波器截面图。

如图1所示，在梳线抽头输出滤波器结构当中，探针在第一和最后一个谐振杆上侧面的位置决定了输出短有载Q值的大小。同样，由于输出端有载Q值较内部高Q值谐振杆来说较低。同样也可以用印制电路来代替。图3为抽头输出方式的俯视图。

2 设计实例

根据以上的设计思路，下面以滤波器的设计实例来说明该设计方式的可行性。其中单层PCB电路材料为RO4003C，介电常数：3.38，厚度：0.508 mm。

滤波器指标：

通带：7850 MHz～8150 MHz。

插损：不大于2.5 dB。

带内波动：不大于1 dB。

带外抑制：不小于30 dB（偏移带边200 MHz）。

同样我们采用HFSS软件和Ansoft Designer软件进行电磁场及电路联合仿真。其仿真模型如图3所示，测试结果如图4所示。

从以上滤波器设计实例可以看出。通过电磁场电路仿真结合，将电路整体模型进行仿真。仿真结果与实测结果基本吻合。实际测试结果表明，通过该方式设计出的腔体滤波器完全可以满足工程实用要求。

3 结论

本文从工程实用性角度出发，通过改进腔体滤波器输出耦合方式，使其更易于安装在PCB电路上。测试结果表明这种设计方式具有较高的准确性，易于调试，可生产性强。

通过改进后的腔体滤波器，在保证了其高性能的前提下，提高了其在PCB电路上使用的可生产性和可靠性，减少了电缆焊接及载板安装，提高了微波多层印制电路板电磁兼容特性。

参考文献

[1]甘本拔，吴万春.现代滤波器结构与设计[M].北京科学出版社，1973.

[2]A NOVEL APPROCH FOR INTEGRATING HIGH-Q BAND-PASS FILTERS INTO MICROWAVE INTEGRATED CIRCUIT ASSEMBLES[M].Gerald E.Johnson and Michael D.Medley IEEE，1993.

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