m推演型聲表面波高通濾波器設計

　　摘要：提出了一種新型m推演型梯形聲表面波高通濾波器結構，給出了該結構的元件參數與濾波器頻率響應指標參數之間的計算關(guān)系，并從濾波器傳通截止條件和特性仿真兩方面驗證了該結構的正確性;基于單端對諧振器建模原理(模型)，在ADS中成功設計了一個(gè)截止頻率為860MHz，極點(diǎn)頻率為640MHz的m推演型聲表面波高通濾波器，通帶860~1400MHz內的插損小于4dB，阻帶200~640MHz內帶外抑制大于40dB。

　　梯形聲表面波濾波器(Ladder-type Surface Acoustic Wave Filter，Ladder-type SAWF)以其插入損耗低、帶內波動(dòng)小、帶外抑制強等特點(diǎn)，被廣泛應用于雷達、通訊、導航、電子對抗等設備中。目前，學(xué)者們的研究大多集中在梯形SAW帶通濾波器的設計和研制，對聲表面波低通、高通、帶阻濾波器的研究較少。

　　本文在m推演型LC高通濾波器的基礎上，提出了一種m推演型梯形SAW高通濾波器結構，給出了該結構的元件參數與濾波器頻率響應指標參數之間的計算關(guān)系，并從濾波器傳通截止條件和特性仿真兩方面驗證了該結構的正確性。m推演型梯形SAW濾波器是由串臂上的單端對諧振器和并臂上的LC諧振回路組成，該濾波器在較寬的通帶頻率范圍內具有較低的插入損耗。本文還基于單端對諧振器建模原理(模型)，在ADS中成功設計了一個(gè)截止頻率為860MHz，極點(diǎn)頻率為640MHz的m推演型SAW高通濾波器，860~1400MHz通帶內插損小于4dB，200~640MHz阻帶帶外抑制大于40dB。

　　m推演型高通濾波器

　　結構

　　比較常見(jiàn)的高通濾波器類(lèi)型有：常數k值高通濾波器和m推演型高通濾波器，常數k值濾波器的結構簡(jiǎn)單，頻率響應由截止頻率和阻抗特性決定。常數k值濾波器在阻帶接近截止頻率點(diǎn)處的衰減不大，而m推演型濾波器則可在阻帶獲得相對較大的衰減。

　　m推演型LC高通濾波器的結構如圖1所示^[1]，它是由串臂上的電容C_s和并臂上電容C_p和電感L_p組成的串聯(lián)諧振回路組成。C_s、C_P、L_p和m之間的相互關(guān)系如式(1)~(4)所示。

　　其中，f_c為濾波器截止頻率，f_n為衰減極點(diǎn)所對應的頻率點(diǎn)。特征阻抗R一般取50W。

　　仿真結果

　　m推演型LC高通濾波器的頻率響應特性如圖2所示，其中阻帶截止頻率為860MHz，衰減極點(diǎn)所對應的頻率為640MHz，特性阻抗R取50W。經(jīng)計算，圖1中各元件值如表1所示。在實(shí)際應用中，電感的寄生效應不可忽略。寄生效應產(chǎn)生的電阻 的計算公式如式(5)所示：

　　其中，Q為電感的品質(zhì)因數。f_P為決定電感品質(zhì)因數的頻率，一般取截止頻率f_c。

　　從圖2中可以看出，隨著(zhù)品質(zhì)因數的下降，通帶內插損升高，阻帶內插損下降。因為電感的品質(zhì)因數通常為50~100，所以采用該結構很難實(shí)現低損耗、大衰減的濾波器。