1、引言

由于超寬帶通信和雷達的應用多種多樣，所以超寬帶濾波器的設計方法也相當多樣。許多學者研究了多種微帶結構的超寬帶濾波器。雖然微帶濾波器的尺寸很小，并且很容易和其他表面裝配器件集成，但是其插損往往都非常大。插損值一般都大于5dB 。微帶濾波器還有一個問題就是其帶外抑制往往都不太好。在本文中，我們給出了一種通帶為2GHz到4GHz，阻帶抑制達到11.23GHz的梳型超寬帶濾波器設計方法。

2、濾波器設計

圖1為11級梳型濾波器的結構示意圖。方波導的寬度為a，高度為b，其中有11個方柱，每個方柱具有相同的寬度w。柱子的高度和相鄰柱子的間距的定義如圖1所示。輸入和輸出采用SMA接頭。SMA內導體端接的小圓盤直徑和高度分別定義為和。

圖1 梳型濾波器結構圖

采用文[7]中第8章所給出的寬帶梳型濾波器的設計公式，可以得到濾波器的初始設計參數值。在本設計中，我們采用11級和0.1分貝波紋的設計指標。表1里面的“初始值”一欄給出了各個參數的計算結果。

使用CST模擬軟件，代入結構的初始值仿真可以得到圖2的仿真曲線。我們可以看到通帶的高端邊緣頻率比設計低了一些，而且回波損耗也不好。這是由于此濾波器具有67%的相對帶寬，對于我們所使用的計算公式來說稍微寬了一些。

表1 超寬帶濾波器各參數的初始計算值和最終優化值

圖2 代入初始值的模擬結果

圖3 優化后的濾波器模擬和測試結果

得到以上的初始結果后，我們使用CST的優化功能，通過優化可以得到最終的參數值。表1的“優化值”一欄給出了各個參數的最終值。其模擬結果在圖3中由虛線表示。

3、測試結果

圖4給出了根據表1的優化值所加工的梳型濾波器樣品圖。其尺寸為198mm X 51mm X 16mm。為方便與模擬結果對比，圖3還給出了樣品的測試曲線。我們可以看到，測試結果中，除了回波損耗稍微比模擬結果高了一些外，其他都與模擬結果吻合得很好。測試結果顯示2GHz到4GHz的通帶內，插損小于0.35dB，回波損耗小于-15dB。為了顯示阻帶抑制特性，圖5給出了1GHz到15GHz的測試曲線，可以看到直到11.23GHz才產生寄生通帶。

圖4 樣品濾波器結構圖

圖5 樣品濾波器的寄生通帶測試結果

4、結論

本文報道了一種波導超寬帶梳型濾波器，相對于微帶超寬帶濾波器來說，具有低很多的帶內插損和好很多帶外抑制。樣品濾波器的測試結果顯示其2GHz到4GHz的通帶內插損低于0.35dB，阻帶抑制可以達到11.23GHz。此濾波器可以應用在對插損和帶外抑制要求非?？量痰某瑢拵ㄐ藕屠走_系統中。這種技術也可以應用在要求對高次諧波進行有效抑制的系統中。