1 引言

　　雙頻帶通濾波器在現代無線通信系統中扮演了重要的角色，例如：全球移動通信系統(GSM)、寬帶碼分多址(WCDMA)、無線本地局域網絡(WLAN)都要求產品或終端同時工作在多個頻段。在過去，平面的雙頻帶通濾波器由兩個工作在不同頻段的濾波器組成。在開環(huán)諧振器中間點位置并聯開路枝節(jié)被用來設計緊湊雙頻帶通濾波器，通過調節(jié)開路枝節(jié)的長度和位置控制諧振器的偶模產生所需要的第二個通帶。利用類交趾階躍阻抗諧振器設計工作在無線局域網(2.4/5.2 GHz)的雙頻帶通濾波器。官雪輝等人利用慢波開環(huán)諧振器來設計雙頻帶通濾波器，以達到濾波器小型化的目的。Chu[7]等人利用一種新型的能夠產生3個傳輸零點的耦合結構來設計雙頻帶通濾波器。

　　無線局域網(WLAN)的IEEE 802.11b 和IEEE 802.11g協議要求產品或終端分別工作在2.4、2.45GHz，IEEE 802.11a協議則要求工作在5.2-5.8GHz頻段內。本文提出一種同時工作在2.45、5.2GHz的雙頻帶通濾波器，。通過減少內部的U型枝節(jié)和外部的開環(huán)諧振器之間的耦合距離，便可以減少諧振器的基頻諧振頻率和寄生諧振頻率，從而達到濾波器小型化的目的。最后，該濾波器的測試效果和仿真結果吻合的較好。

　　2 濾波器的設計

　　圖1展示了本文所提出的工作在WLAN頻段的雙頻帶通濾波器。它由容性負載諧振器和四分之一波長匹配線組成。在傳統的正方形開環(huán)諧振器里加入兩根相同的兩端開路的U型枝節(jié)，便組成了具有慢波效應的諧振器，這并不增大濾波器的體積。四分之一波長傳輸線(對于2.45GHz)連接諧振器和輸入輸出端的50om饋線，以達到阻抗匹配的目的。因為寄生諧振頻率(5.2GHz)大致是基頻諧振頻率(2.45GHz)的兩倍，該四分之一波長傳輸線對于(5.2GHz)來說，相當于二分之一波長傳輸線，沒有阻抗變換的作用。該四分之一波長傳輸線的寬度為0.6mm，特性阻抗為80om。

　　圖1 雙頻帶通濾波器的結構圖

　　通過EM仿真軟件Sonnet EM[9]，我們就可以確定諧振器諧振時對應的物理尺寸，接下來通過該軟件就可以確定諧振器之間的耦合系數了。這里我們采用電耦合方式，設計所需要的耦合系數由下列式子決定[10]：

(1)

、

分別是諧振器分裂諧振模式頻率所對應的高、低諧振頻率。耦合系數與兩諧振器之間的耦合距離關系如圖2所示：

　　圖2 耦合系數與諧振器之間的距離關系圖[!--empirenews.page--]

　　設計濾波器的微帶介質板參數如下：相對介電常數2.78，介質板厚度0.8mm。經過軟件的優(yōu)化仿真，本文所提出的濾波器具體物理尺寸如下：W1=1.0mm, W2=0.6mm, W3=2.0mm, L1=8.4mm, L2=9.0mm, L3=3.0mm, L4=7.0mm,

　　L5=7.2mm, G1=0.2mm, G2=0.4mm, G3=0.4mm, G4=0.2mm.

　　3 仿真與測試結果

　　圖3所示濾波器的加工實物圖，由于采用了容性負載諧振器，濾波器的尺寸較小，顯得較為緊湊。

　　如圖4所示，測試結果和仿真結果吻合的較好。虛線代表的是仿真結果，仿真時考慮了介質損耗和導體損耗(介質損耗正切角0.002，銅的導電率5.8ⅹ107 S/M)，由于采用了0°饋電結構，通帶兩端各有一個傳輸零點以來提高濾波器的頻率選擇性。

　　圖3 雙頻帶通濾波器的實物圖

　　實線代表的是采用Agilent 8722ES 矢量網絡分析儀的測試結果。濾波器中心頻率分別為2.16、5.16GHz，3-dB百分比帶寬分別為10.4、7.1%，通帶內的插入損耗分別為2.06、2.86dB，三個傳輸零點分別在1.98、3.31、5.76GHz實現，測試結果和仿真結果吻合的較好。

　　圖4 濾波器的仿真與測試結果

　　4 結論

　　本文提出一個基于容性負載諧振器的雙頻帶通濾波器(2.45/5.2GHz)。采用0°饋電方式，使得在通帶兩端各有一個傳輸零點以來提高濾波器的頻率選擇性。四分之一波長傳輸線被用來在輸入和輸出端的阻抗匹配。最后，測試結果和仿真結果吻合的較好，證實了本文設計的有效性。