一種加工簡(jiǎn)便的電容加載梳狀線(xiàn)濾波器設計

1引言

梳狀線(xiàn)濾波器是一種重要的微波濾波器。其設計簡(jiǎn)單，性能優(yōu)良。由于它采用的諧振器是長(cháng)度約為中心頻率對應波長(cháng)的1/4的諧振桿，因此當工作在頻率較低時(shí)，每個(gè)諧振桿的長(cháng)度較長(cháng)，從而導致整個(gè)濾波器體積變大。為了解決這一問(wèn)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(kāi)路端增加電容效應，使其長(cháng)度小于1/4波長(cháng)。文獻[3]中所謂的SIR諧振器，即以減小開(kāi)路端特性阻抗來(lái)減小諧振桿長(cháng)度的辦法，其實(shí)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(lái)統稱(chēng)上述方法。

常見(jiàn)的電容加載方式示于圖1中?？傮w來(lái)講都是讓開(kāi)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(kāi)路端只在一個(gè)方向變大。

對于（a）和（b）來(lái)講，加工時(shí)，每個(gè)諧振桿一般要分開(kāi)加工，再與腔體連在一起，用螺釘固定，并加以焊接；對于（c）來(lái)講，雖可將所有諧振桿加工在一個(gè)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，其開(kāi)路端體積大，重量大，抗振動(dòng)性能會(huì )變差。

圖1幾種常見(jiàn)的電容加載方式

圖2一種電容加載的梳狀線(xiàn)濾波器

為了解決上述問(wèn)題，本文提出了一種加工簡(jiǎn)便，又兼顧各方面要求的電容加載方式。

2加工簡(jiǎn)便的電容加載梳狀線(xiàn)濾波器

如圖3所示的電容加載梳狀線(xiàn)濾波器，每個(gè)諧振器中有三根方柱，其中較長(cháng)的一根為諧振桿，下端與腔壁連接，開(kāi)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(kāi)路端形成電容效應，或者說(shuō)減小了開(kāi)路端的特性阻抗，從而使得諧振桿的長(cháng)度小于1/4波長(cháng)。

圖3加工簡(jiǎn)便的電容加載梳狀線(xiàn)濾波器

這種結構加工十分方便。所有的方柱都可以在一塊金屬平板上加工出來(lái)（即圖3中畫(huà)出的部分），這種加工可以采用線(xiàn)切割，并且可以多塊平板疊在一起同時(shí)進(jìn)行線(xiàn)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(guò)調節諧振桿旁邊的柱子長(cháng)度方便地調節其加載量，而不會(huì )造成加載較多時(shí)開(kāi)路端過(guò)大、過(guò)重。

3設計實(shí)例

設計一個(gè)無(wú)線(xiàn)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，帶內反射低于-20dB。

根據上述要求，采用6級的濾波器可以實(shí)現。限于篇幅，本實(shí)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。設計過(guò)程如下：