微波濾波器廣泛應用于雷達、電子對抗、通訊、制導等系統中，是必不可少的重要部件。通信系統的寬帶、小型化發展趨勢，對濾波器提出了越來越高的要求。

懸置帶線是一種優越的傳輸線系統，可以用來實現各種形式的濾波器，相比于微帶線和共面波導，懸置帶線在金屬層有著更小的電流密度，在介質層具有更小的電場強度，從而有效地減小了損耗。由于懸置帶線具有損耗低、溫度性能優異、工藝制作可高精度控制、批量一致性好等優點，非常適于寬帶微波部件設計，利用懸置帶線設計制作的濾波器具有多倍頻程超寬帶、低損耗和非常高的矩形度。

本文會介紹一種基于懸置帶線的帶通濾波器的設計，這種濾波器有著很寬的通帶，可以廣泛用于各系統以及寬帶多工器的設計。該懸置帶線帶通濾波器的仿真結果和實測的曲線在文中將會給出。

2傳輸線和濾波器結構

懸置帶線結構是由一個懸置于金屬盒體中間的介質基片及其上下兩側（或單側）的金屬導帶構成，如圖1所示，基片上下各有2mm的空氣腔，并且由于封閉效應，在理想情況下對外沒有輻射。懸置帶線是微波頻率的通用傳輸媒介，除了相對于微帶線更低的損耗之外，懸置帶線還可以選擇制作成雙面電路。如制作寬邊耦合線，增大耦合，就可以解決微帶線邊緣耦合量不夠的問題。

圖1懸置帶線結構

本文設計的帶濾波器的指標是：

1）中心頻率為7.5GHz

2）1dB帶寬為11GHz

3）DC-1.6GHz抑制大于60dBc，4.5-22.5GHz抑制大于60dBc

4）帶內駐波小于1.7

設計要求帶寬很寬，為2-13GHz，相對帶寬接近150%，我們采用高低通對接的結構，這種結構所提供的帶寬取決于高通濾波器的帶寬。高通通帶夠寬，設計出的帶通濾波器就能滿足要求。

我們選用橢圓函數原型濾波器，它具有等波紋通帶和等最小值阻帶，在阻帶內有限頻率處存在若干個衰減極點，可以得到很陡的截止率，具有很好的阻帶特性。

圖2集總原型

圖2是此濾波器的集總原型，左半部分為高通，右邊是低通濾波器，中間有一匹配阻抗，用以調整駐波。

高通濾波器的耦合電容由寬邊耦合實現，并且為了增大耦合，提高耦合電容，減小耦合區的體積，我們特別選用了10mil的薄介質板，并適當調整介質板距離上下接地板的腔高，以實現減小體積的目的。

并聯諧振器由階躍阻抗諧振器（SteppedImpedanceResonators，SIR）實現，提供傳輸零點，有效的減小了濾波器的寬度，并且其中的低阻抗線是微帶實現，雖然會略微降低Q值，但是能夠進一步減小體積，可以實現濾波器的小型化。階躍阻抗諧振器（SIR）如圖3所示。在不減小無載品質因數的情況下可以縮短諧振器長度，并且在結構和設計上有很大的自由度

圖3l/4階躍阻抗諧振器

對于終端開路的階躍阻抗諧振器，若輸入的導納、阻抗分別定義為Yi和Zi。如果忽略階躍非連續性和開路端的邊緣效應，Zi的表達式如下

設Yi=0，則平衡諧振條件為

SIR的諧振條件取決于θ1、θ2和阻抗率Rz。一般的均勻阻抗諧振器的諧振條件惟一地取決于傳輸線的長度，而對SIR則同時要記入長度和阻抗比。因此，階躍阻抗諧振器（SIR）比均勻阻抗諧振器（UIR）多了一個設計自由度。

設SIR兩端之間的總的電學長度θT為

諧振器長度在Rz≥1時有極大值，Rz1時有極小值。且當0Rz1時，0θTπ/2。所以SIR相比普通UIR減小了尺寸。

低通濾波器是普通的橢圓結構濾波器。

3建模仿真

對低通濾波器和高通濾波器分別仿真，得到在HFSS中進行的三位電磁場仿真曲線如圖4和圖5所示。

圖4高通濾波器在HFSS中仿真曲線

圖5低通濾波器在HFSS中仿真曲線

把兩個濾波器通過一匹配阻抗連接在一起，調整阻抗值，進行匹配，優化駐波，得到帶通濾波器的仿真曲線如圖6所示

圖6帶通濾波器在HFSS中仿真曲線

4測試結果與分析

實際做出的產品如圖7所示，尺寸為58mm×36mm×1mm。

圖7實物照片

該產品不僅實現了結構的小型化，同時具有良好的濾波特性。實際的測試曲線與仿真結果相比較相當一致，經過調試得出最后的曲線如圖8所示，該產品完全滿足指標要求，并有指標冗余。調試后實際性能較仿真曲線優異，受到加工精度的影響，通帶向低端偏移。

圖8實物測試曲線

5結論

這種懸置帶線帶通濾波器損耗很低，Q值高，帶外抑制高，矩形度優異，通帶極寬，體積小，比起普通的微帶帶通濾波器，可調性非常好。但是在設計的時候應該注意屏蔽隔墻產生的影響。