第 ５卷 第 １期
２００７年 ２月
信 息 与 电 子 工 程
ＩＮＦ０ＲＭＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｖｏ１．５，Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．，２００７
文章 编号 ：１６７２－２８９２（２００７）０１－００７８－０３
基于阶梯阻抗发夹谐振器的小型低通滤波器
蔡 钟斌
（中国工程物理研究院 电子工程研究所 ，ｌ￣ｌ Ｊｌｌ绵 阳 ６２１９００）
摘 要 ：提 出一种 基于 阶梯 阻抗发夹 谐振器 的小 型化微 波低通滤 波器 ，该滤 波器仅 由包 含 一
节微 带线 的阶梯 阻抗发 夹谐 振器构 成。设 计结果表 明 ，滤波器 ３ｄＢ通带从 ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）到
２ＧＨｚ，回波损耗优 于 １０ｄＢ，且插 入损耗从 ＤＣ到 １．７ＧＨｚ时优于 Ｏ．５ｄＢ，带外抑制从 ２．９～４ＧＨｚ优
于 ２０ｄＢ。仿 真结果和 实验结果 吻合 良好 。这 种滤 波器 尺寸小 ，易制造 ，且具有 陡峭的截止频 率响
应特性 ，可应用 于许 多微 波系统 中。
关键 词 ：低 通滤波器 ；阶梯 阻抗谐振器 ；发 夹谐振器 ；回波损耗 ；插入损耗
中图分类号 ：ＴＮ７１３ 文献标 识码 ：Ａ
Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｓｉｎｇ Ｓｔｅｐｐｅｄ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｈａｉｒｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
ＣＡＩ Ｚｈｏｎｇ－ｂｉｎ
（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ／ｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｓｉｃｈｕａｎ ６２１９００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｈａｉｒｐｉｎ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｉｓ
ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｉｌｔｅｒ ｏｎｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ａ ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｈａｉｒｐｉｎ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｓｉｍｐｌｅ ｍｉｃｒｏ—ｓｔｒｉｐ
ｌｉｎｅ ｓｅｃｔｉｏｎ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｈａｓ ａ ３ｄＢ ｐａｓｓｂａｎｄ ｆｒｏｍ ＤＣ ｔｏ ２ＧＨｚ．Ｔｈｅ ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ １０ｄＢ ａｎｄ
ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ０．５ｄＢ ｆｏｒ ＤＣ ｔｏ １．７ＧＨｚ．Ｔｈｅ ｏｕｔ—ｏｆ—ｂａｎｄ ｒｅｉｅｃｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ａｒｅ ｌａｒ ｇｅｒ ｔｈａｎ ２０ｄＢ ｆｒｏｍ
２．９ ｔｏ ４ＧＨｚ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒ ｅ ｃｌｏｓｅｌｙ ｍａｔｃｈｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｈａｓ
ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐａｃｔ ｓｉｚｅ， ｅａｓｙ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｈａｒｐ ｃｕｔｏｆｆ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ａｎｄ ｉｓ ｕｓｅｆｕｌ ｆｏｒ ｍａｎ ｙ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ； ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ； ｈａｉｒｐ ｉｎ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ； ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ； ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ
１ 引 言
在无 线通信 系统 中，如卫 星通信和 移动通信 ，为 了抑 制谐波 ，需 要小 尺寸和高性 能的微波低通 滤波器 。然 而
常 规 的阶梯 阻抗 和短截线低通 滤波器 只能提供 Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ和 Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ特性 ，这 些特性 只有渐变 的截止 频率 响
应 ｕ１。为 了获得 陡峭 的截止频率 响应 ，这 些滤 波器需要更 多的 阶数 ，但这会 增加滤波 器的尺寸 和插 人损耗 。近年
来 ，文 献【２】提 出 了一种 紧凑 的半集 总低通 滤波器 ，然 而利用集 总元件会 增加 制造难度 ，同 时也有较大 的电路 损
耗和较 大 的谐 振频率 变化 。
本文提 出一 种新颖 的微带 阶梯 阻抗 发夹谐 振器 ，这 种低通 滤波
器 尺寸小 ，具 有陡 峭的截 止频率 和更宽 的阻抗频 率响应 。此外 ，没
有任 何集 总元件 ，更 容易加 工 。
２ 滤 波器 设 计
图 １显 示 了阶梯 阻抗发夹 谐振 器 的结构 。这 种结构 的等效 电路
可 看 作 一个 单 一传 输线 与 两个 开 路 端 面并 联 耦 合 线 的并 联 加 以分
析 。阶梯 阻抗发夹 谐振器 的谐 振频率 可通过 ＡＢＣＤ 矩 阵的输人导 纳
得 到‘ 。单 线 的特 性阻抗 和 电长度 为 ｚ 和 ，偶模 式和奇 模式阻抗
收稿 日期 ：２００６．１０．３１；修 回日期 ：２００６．１２－０４
Ｆｉｇ．１ Ｓｔｅｐｐｅｄ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｈａｉｒｐｉｎ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
图 １ 阶梯 阻抗 发 夹谐 振 器
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