集成式濾波器設(shè)計

摘 要：本文介紹了一種在PCB電路上實現(xiàn)高性能腔體濾波器的方法。通過空氣直接耦合使腔體濾波器直接安裝在PCB電路上，該方式既保證了腔體濾波器的高Q特性，又提高了安裝的可靠性，同時大幅提高混合電路的集成性能。

關(guān)鍵字：腔體濾波器 表貼安裝 PCB

中圖分類號：TH772.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（a）-0110-02

在微波通信系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)緊湊和性能良好的濾波器對系統(tǒng)指標(biāo)的提高起著關(guān)鍵性的作用。腔體濾波器具有高帶外抑制，低損耗等特點，被廣泛應(yīng)用于微波混合集成電路當(dāng)中。平面濾波器的損耗、帶外抑制及帶內(nèi)平坦度相對腔體濾波器來說還較差，往往應(yīng)用于一些指標(biāo)要求不太嚴格的電路當(dāng)中。隨著現(xiàn)代PCB電路制造工藝水平的提高，PCB電路的工作頻段越來越高，對高性能濾波器的需求也越來越迫切。特別是在微波多層印制板電路當(dāng)中，腔體濾波器的使用往往還是需要額外加載板及電纜來進行焊接，這樣既增大了電路的體積，也不利于電磁兼容。

本文介紹了一種新穎的設(shè)計方式，可以實現(xiàn)腔體濾波器與PCB電路的直接安裝。該方式既減小了整個電路的體積也保證了濾波器的高性能。

1 設(shè)計方法

具體的梳線及交指濾波器設(shè)計方式見[2]。傳統(tǒng)的終端短路交指腔體濾波器設(shè)計中，信號的輸出通過探針焊接在輸入輸出端諧振桿端頭上來實現(xiàn)。在本文的設(shè)計當(dāng)中，探針變?yōu)樵谳斎胼敵鲋C振器下方，方向相同的50Ω阻抗傳輸線。圖1為濾波器截面圖。

如圖1所示，在梳線抽頭輸出濾波器結(jié)構(gòu)當(dāng)中，探針在第一和最后一個諧振桿上側(cè)面的位置決定了輸出短有載Q值的大小。同樣，由于輸出端有載Q值較內(nèi)部高Q值諧振桿來說較低。同樣也可以用印制電路來代替。圖3為抽頭輸出方式的俯視圖。

2 設(shè)計實例

根據(jù)以上的設(shè)計思路，下面以濾波器的設(shè)計實例來說明該設(shè)計方式的可行性。其中單層PCB電路材料為RO4003C，介電常數(shù)：3.38，厚度：0.508 mm。

濾波器指標(biāo)：

通帶：7850 MHz～8150 MHz。

插損：不大于2.5 dB。

帶內(nèi)波動：不大于1 dB。

帶外抑制：不小于30 dB（偏移帶邊200 MHz）。

同樣我們采用HFSS軟件和Ansoft Designer軟件進行電磁場及電路聯(lián)合仿真。其仿真模型如圖3所示，測試結(jié)果如圖4所示。

從以上濾波器設(shè)計實例可以看出。通過電磁場電路仿真結(jié)合，將電路整體模型進行仿真。仿真結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合。實際測試結(jié)果表明，通過該方式設(shè)計出的腔體濾波器完全可以滿足工程實用要求。

3 結(jié)論

本文從工程實用性角度出發(fā)，通過改進腔體濾波器輸出耦合方式，使其更易于安裝在PCB電路上。測試結(jié)果表明這種設(shè)計方式具有較高的準(zhǔn)確性，易于調(diào)試，可生產(chǎn)性強。

通過改進后的腔體濾波器，在保證了其高性能的前提下，提高了其在PCB電路上使用的可生產(chǎn)性和可靠性，減少了電纜焊接及載板安裝，提高了微波多層印制電路板電磁兼容特性。

參考文獻

[1]甘本拔，吳萬春.現(xiàn)代濾波器結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M].北京科學(xué)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.