来历：2009年全国微波毫米波会议论文集，作者：高艳艳，杨雪霞，周建永
1 导言
共面带状线（CPS）是在二十世纪七十年代提出的一种同平面的传输线方法，因为结构简略，易于与有源和无源二端口器材跨接，避免了穿孔带来的工艺费事。一起，CPS对介质厚度不灵敏、由不接连结构引起寄生效应小， 高频电磁波传达时损耗较低一级，因而，被广泛应用于馈电网络和微波电路，如印刷偶极子天线、滤波器、耦合器、谐振器和放大器等。
在整流天线体系中，低通滤波器要求答应基波经过，能够有用阻挠二次、三次谐波，以进步整流天线体系的转化功率。因而，在整流天线体系中，具有宽阻带、低损耗的低通滤波器更具实际意义。文献用于整流天线体系中的CPS带通滤波器和带阻滤波器，作业频率处插损仿真为-0.3dB，衰减小于-10dB的阻带带宽大约为6GHz，有用按捺了二次谐波，可是三次谐波按捺功能大于-5dB，并且尺度较大。
依据CPS不接连结构特性的剖析，半波长的T型开路枝节和开口环谐振电路，等效为串联的LC电路，发生传输零点，完成阻带特性。为了减小滤波器的体积，在微带线上开槽亦具有阻带特性。因而，经过在传输线表里添加T枝节和T型槽谐振能够很好的按捺高次谐波，完成低通滤波器宽阻带的规划。
本文提出了一种新式的开环CPS谐振器，剖析了其集总元件等效电路图。依据开环结构谐振器，规划了三阶CPS低通滤波器，具有尺度小，通带内损耗小，阻带带宽宽的特色，有用地按捺了二、三次谐波，能够应用到射频前端和整流天线体系中。
2 共面带状线（CPS）结构
CPS结构具有有限巨细的介质板，如图1所示。依据CPS传输线理论，当缝隙S不断增大时，CPS的总损耗越来越小，而其特性阻抗变的越来越大。换句话说，高特性阻抗的CPS结构对应着较小的传输损耗［3］。为了得到更高的二极管转化功率，需求CPS具有低损耗、高特性阻抗的特性。
图1 共面带状线结构
本文所规划的CPS结构低通滤波器所用介质板的相对介电常数为2.55，厚度为0.8mm，覆铜厚度为0.035mm。依据全波仿真软件IE3D剖析，平行传输线的线宽W和距离S分别为0.6mm和0.4mm时，CPS的特性阻抗Z0为172ohm。
3 CPS低通滤波器的规划
3.1 CPS开环谐振器
本文提出的开环CPS谐振器，其结构与等效电路如图2所示，由长度为λg/2的谐振开路环完成。依据不接连性结构特性剖析，周长为λg/2开路环等效为电感Lp，开路环和传输线间的距离g1等效为耦合电容cp1，对称开路环距离g2等效为耦合电容cp2。那么，图2所示的开路环结构能够等效为串联的LC电路。等效的串联谐振电路并联在传输线之间，发生一个传输零点，完成阻带特性。
在图2中，开路环的长度为7.4mm，线宽为0.4mm，缝隙距离g1、g2均为0.4mm，谐振频率为9.4GHz，频率特性如图3（a）所示。通带内S21最小为-0.068dB，频率9.4GHz时S21到达-31.8dB。依据IE3D仿真曲线图3（b）剖析，当缝隙S、g1、g2增大时，通带内的插损逐步减小，谐振频率往高频偏移。首要是因为环与传输线、对称环之间的耦合电容减小，谐振频率变大，谐振Q值增大。
图2 CPS开环谐振器
图3（a） CPS开环结构的频响特性
图3（b） CPS开环结构频响随g2的改变趋势
3.2 具有T枝节的CPS开环谐振器
为了增强阻带的深度和宽度，在以上开环谐振器上加一对半波长T型谐振器，其结构与等效电路如图4所示。半波长T枝节等效为电感L’p，T枝节与传输线之间缝隙g3等效为耦合电容C’p。那么T型开路结构和开路环等效为两个串联的LC谐振电路，经过发生两个传输零点到达添加二次谐波衰减的意图。其间T枝节的长度为6.6mm，开口环的长度为7mm。频率特性如图5所示，在9.8GHz和13.6GHz处发生两个谐振点，S21分别为-24.5dB和-37dB，展宽了阻带。
图4 具有T枝节的开环谐振结构
图5 T枝节的开环谐振结构的频响特性
因为按捺二、三次谐波的带宽较宽，在CPS平行传输线上开槽，亦可等效为串联的LC电路，经过发生一个传输零点，在不增大体积的前提下，进一步按捺三次谐波。
3.3 三阶CPS低通滤波器规划
使用上述的开环结构（图2）和复合结构（图4）规划了一个三阶CPS低通滤波器，其结构和等效电路如图6所示。W和S的尺度即为上述CPS尺度，L1=5.6mm，L2=3.7mm，L3=3.5mm。
图6 三阶CPS低通滤波器
经过IE3D软件仿真得到，具有T枝节的三阶CPS低通滤波器的S11、S21频响曲线如图7所示。在5.8GHz、11.6GHz和17.4GHz处，S21分别为-0.095dB、-25.1dB和-13dB，很好的阻挠了二次谐波。
图7 三阶CPS低通滤波器频率特性
为了更好地按捺三次谐波，在W线宽上面开T型槽，其结构与等效电路图如图8所示。其间L4=4.3mm，槽宽为0.4mm。仿真曲线如图9所示，很好地按捺了三次谐波。在基频、二次、三次谐波的S参数列于表1。
图8 改进型三阶CPS低通滤波器
图9 改进型三阶CPS低通滤波器
表1 改进型三阶CPS低通滤波器的频响特性
5 定论
本文依据CPS根本电路理论，规划了一个作业在5.8GHz频率的三阶CPS低通滤波器，其尺度为25mm *7.6mm， 通带内的插损最小为-0.08dB， 3dB截止频率为7.7GHz，衰减小于-15dB的肯定带宽为10.3GHz，有用地按捺了二、三次谐波。
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