用于WLAN/WiMAX的双模双通带滤波器的设计方案

图3 显示了对称T 型支节加载谐振器的电流分布图。

图3、奇偶模的电流分布

如图3（a）所示，表面电流主要分布在阶梯谐振器的左边和右边，电流是从右边支节流向左边支节，而且对称T型支节对奇模是没有影响的，这就是奇模的电流分布特性。

图3（b）显示了偶模的电流分布，整个双模谐振器都有电流分布。从图中可以观察到，电流从两个T型支节流入阶梯阻抗谐振器，再流向两端的支节，而且关于对称面AA′对称。

2、滤波器设计实例

为了验证以上的理论分析，采用文中所讨论的双模谐振器设计了一个应用于WLAN/WiMAX的双模双通带滤波器。滤波器的设计指标为：第一个通带的中心频率为2.4 GHz，应用于WLAN频段；第二通带的中心频率为3.5 GHz，应用于WiMAX频段；带内插入损耗小于1 dB，带内回波损耗都为-20 dB，在上阻带3.8~6.9 GHz内，抑制要大于20 dB.采用的介质板的介电常数为2.2，厚度为0.508 mm，损耗角正切tan δ =0.000 9，铜箔厚度为0.018 mm。

基于以上设计指标，首先根据给定的第一通带的中心频率确定半波长谐振器的尺寸，而后调节对称T型开路支节长度，大致达到第二通带的中心频率。通过建模仿真，最终确定了谐振器的物理尺寸，得到滤波器的版图如图4所示，尺寸大小为14.03 mm×31.48 mm，对应的波导波长为0.15λg × 0.34λg，总的面积为0.051λ2g，其具体的物理尺寸如下：

W0 = 1.54 mm，Wt = 0.57 mm，Lt = 3.12 mm，S =0.99 mm，W1 = 0.8 mm，W2 = 2.46 mm，W3 = 0.72 mm，W4 =0.94 mm，L1 = 19.47 mm，L2 = 4.12 mm，L3 = 2.63 mm，L4 = 3.33 mm，L5 = 0.79 mm，L6 = 17.86 mm.

图4、双模双通带滤波器的设计版图

由图4 可知，源/负载与第一/二个双模谐振器采用的是抽头馈线耦合，两双模谐振器的两边支臂相互耦合。这样的结构有利于两个通带的调节和结构的紧凑。

双模谐振器级联的耦合原理如图5所示。图中的S 表示源，L 表示负载。

图5、双模双通带滤波器的耦合原理

从图5中可以看出，源与第一个谐振器和第二个谐振器的奇模偶模都有耦合，负载也与第一个谐振器和第二个谐振器的奇模偶模都有耦合。第一个谐振器的奇模与第二个谐振器的奇模耦合，构成第一个通带；第一个谐振器的偶模与第二个谐振器的偶模耦合，构成第二个通带，这样就形成了一个双模双通带的滤波器。

图6 显示了滤波器在不同间距S 的情况下带宽的特性。可以看到，耦合间距S 能有效地调节滤波器的带宽特性，当间距S 从0.6 mm增加到1.1 mm时，滤波器的两个带宽明显减小。因此可以调节S 参数来得到想要的带宽，而且滤波器的其它特性几乎不变。