一種FSS電容加載緊湊型帶通濾波器1、引言濾波器是通訊系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)和電子對抗系統(tǒng)等不可缺少的重要部件。其性能的優(yōu)劣往往會直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。近年來隨著微波、毫米波技術(shù)的迅速發(fā)展，這類器件在微波、毫米波通信、微波導航、制導、遙測遙控、衛(wèi)星通信以及軍事電子對抗領(lǐng)域的需求量不斷增大。特別是由于無線電通信頻譜資源的日益緊張，分配到各類通信系統(tǒng)的頻率間隔越來越密，這對無源器件，尤其是微波、毫米波收發(fā)機中前端無源器件的性能指標提出了更高的要求。體積小、性能高、成本低、加工簡單且更易于大量生產(chǎn)是現(xiàn)在濾波器發(fā)展的趨勢。湊型波導濾波器是微波技術(shù)領(lǐng)域的一個經(jīng)典而又活躍的研究課題。Vlad和JohnNess在2003年報告了一種采用高度減小的緊湊型波導濾波器。Rauscher也報告了一種采用介質(zhì)填充和脊波導加載的緊湊型波導濾波器。本文將介紹一種采用頻率選擇膜片和電容柱子構(gòu)成的緊湊型濾波器。2、凹型FSS和電容柱子加載濾的結(jié)構(gòu)與設(shè)計2005年Monorchio,A.;Manara,G報道了一種直接采用頻率選擇膜片構(gòu)成的波導濾波器。工字型和其他形勢的FSS結(jié)構(gòu)在濾波器中也有采用。本文圖1給出了一個6腔的FSS和電容柱子加載濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖。該濾波器由7個凹型FSS和6個金屬凸臺組合而成。從左到右看柱子的長度與高度依次是lp1~lp6和h1～h6;凹型FSS膜片縫隙的寬度依次是w1~w7;整個金屬柱子的寬度為24.2mm，每個長度為li的單元中包括一個電容加載金屬柱和兩個凹型FSS。圖1濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖圖2凹型膜片的結(jié)構(gòu)作為例子，我們將設(shè)計指標規(guī)定為：濾波器的中心頻率為7.8GHz，帶寬為600MHz，通帶內(nèi)的駐波比小于1.25。通帶外600MHz處抑制為45dB。根據(jù)技術(shù)指標由[6]采用切比雪夫型，計算得到該濾波器的階數(shù)n=6，其低通原型數(shù)值，g0=1,g1=0.9958,g2=1.4131,g3=1.8950,g4=1.5505,g5=1.7272,g6=0.8147,g7=1.2222。按照以上結(jié)構(gòu)，我們用CST計算模擬出了一個常規(guī)的波導濾波器和凹型FSS與電容柱子加載的濾波器，其參數(shù)如表一所示。從表中可以看出，采用FSS與電容柱子加載后結(jié)構(gòu)更加緊湊，長度減少了47.8%。另外在只改變(b-b1)值和金屬柱高度h的情況下，利用CST計算仿真得到3種不同情況的濾波器。它們的S參數(shù)圖如下圖3所示。從圖3中我們可以看出，在凹型FSS與金屬柱子組成的電容加載濾波器中，隨著凹型槽的高度b-b1值的增加，濾波器在通帶內(nèi)的S參數(shù)曲線改變很少，但是在通帶外的抑制卻逐漸變陡峭且抑制更深。在b-b1=2時可以達到-190dB。表1模擬得到的一個常規(guī)濾波器和FSS與電容柱子加載濾波器尺寸參數(shù)圖3濾波器S參數(shù)仿真結(jié)果比較3、濾波器的實現(xiàn)與測試結(jié)果圖4為按照表1的參數(shù)，在b-b1=1時設(shè)計加工的實物圖。兩端采用法蘭盤聯(lián)接，中間采用一排螺釘調(diào)節(jié)諧振和耦合。圖4濾波器實物圖下面的圖5為實際測試得到的S參數(shù)曲線圖。圖5實際測試的S曲線4、結(jié)論從模擬和實際加工的一款FSS和電容柱子加載的腔體濾波器可以看出，其結(jié)構(gòu)緊湊。從測試的S參數(shù)圖上可以看到包括聯(lián)接兩端法蘭盤的同軸波導HYPERLINK"/Adapter