使用多節(jié)CSRR結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化帶阻濾波器的應(yīng)用設(shè)計(jì)

使用多節(jié) CSRR 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個(gè)傳輸零點(diǎn)，通過(guò)改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)的物理尺寸參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)傳輸零點(diǎn)頻率和阻帶帶寬，從而設(shè)計(jì)出傳輸零點(diǎn)可控、阻帶帶寬可控、小型化且易于制作的帶阻濾波器。

加載 1 個(gè) CSRR 單元的開(kāi)合路微帶線結(jié)構(gòu)，即 1 節(jié) CSRR，可以獨(dú)立地產(chǎn)生 1 個(gè)傳輸零點(diǎn)，且傳輸零點(diǎn)頻率受該結(jié)構(gòu)的物理尺寸參數(shù)的影響。每個(gè) CSRR 單元由一對(duì)相互對(duì)稱的 CSRR 組成。如果將多個(gè)物理尺寸參數(shù)不同的 CSRR 單元刻蝕于介質(zhì)基板的金屬接地面上，且開(kāi)合路微帶線結(jié)構(gòu)從每個(gè)CSRR 的中心區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行激勵(lì)，那么每個(gè) CSRR 單元均可獨(dú)立地產(chǎn)生一個(gè)傳輸零點(diǎn)。

該電路結(jié)構(gòu)圖中的各項(xiàng)物理尺寸參數(shù)如表 所示：

基于 2 節(jié) CSRR 的帶阻濾波器的等效電路模型：

基于 2 節(jié) CSRR 的帶阻濾波器的電路仿真和電磁仿真結(jié)果

使用 HFSS 進(jìn)行仿真，得到了該電路在 2 個(gè)傳輸零點(diǎn)頻率 fz1 = 3.38 GHz 和fz2 = 3.73 GHz 處的電場(chǎng)分布，如圖 4.4（a）和 4.4（b）所示。可以明顯看出，f

z1 = 3.38 GHz 和 fz2 = 3.73 GHz 這 2 個(gè)傳輸零點(diǎn)分別由 Unit-2 和 Unit-1 產(chǎn)生。由此，可以確認(rèn)，具有不同物理尺寸參數(shù)的 2 節(jié) CSRR 結(jié)構(gòu)可分別產(chǎn)生 2 個(gè)傳輸零點(diǎn)，這驗(yàn)證了所提出的多節(jié) CSRR 結(jié)構(gòu)的阻帶特性。

本論文使用的介質(zhì)基板均為 Rogers RT/5880，介電常數(shù)ER = 2.2，損耗角正切tanδ = 0.0009，介質(zhì)層厚度 h = 0.787 mm，覆銅層厚度 T = 0.0175 mm。本論文使用的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的型號(hào)為 Anritsu MS46122B?；?2 節(jié) CSRR 的帶阻濾波器實(shí)際電路圖：（a）底部視圖；（b）頂部視圖 ：

由以上測(cè)試結(jié)果可以看出，隨著 CSRR 節(jié)數(shù)的增加，傳輸零點(diǎn)數(shù)量增加，阻帶的相對(duì)帶寬也顯著增加。通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)兩者之間具有良好的吻合度，測(cè)試結(jié)果基本滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)。綜上，本論文提出的基于多節(jié) CSRR 的帶阻濾波器的設(shè)計(jì)方法的正確性和可行性得到了驗(yàn)證。

測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果之間存在些許誤差的主要原因如下：

（1）電磁仿真存在的誤差：電磁仿真是在理想情況下進(jìn)行的，與實(shí)際情況會(huì)存在差異。

（2）電路制作存在的誤差：在繪制掩膜板時(shí)，各種格式文件之間的轉(zhuǎn)換會(huì)導(dǎo)致電路尺寸的微小偏差；在制作掩膜板時(shí)，打印機(jī)在實(shí)際打印過(guò)程中的微小差異也會(huì)導(dǎo)致電路尺寸產(chǎn)生偏差；在腐蝕介質(zhì)基板時(shí)，過(guò)腐蝕和腐蝕不徹底等情況會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)；在焊接連接器時(shí)，焊錫的存在會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤差；

（3）電路測(cè)試存在的誤差：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的校準(zhǔn)誤差與操作誤差會(huì)導(dǎo)致測(cè)試誤差的出現(xiàn)。

未來(lái)展望 本論文設(shè)計(jì)的基于多節(jié) CSRR 的帶阻濾波器具有小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于集成、易于制作、阻帶帶寬及傳輸零點(diǎn)可控等優(yōu)點(diǎn)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。但是受限于作者自身的知識(shí)水平，該設(shè)計(jì)仍存在以下不足，亟待進(jìn)一步研究、改進(jìn)和完善：

（1）就電路尺寸來(lái)看，本論文所設(shè)計(jì)的帶阻濾波器的尺寸小，有利于系統(tǒng)集成，但仍可以就如何進(jìn)一步減小帶阻濾波器的尺寸來(lái)展開(kāi)研究。

（2）可以進(jìn)一步優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)，從而擴(kuò)大帶寬，使帶阻濾波器的陡降特性更好，提升帶阻濾波器的性能。

（3）可以將低溫共燒陶瓷技術(shù)、SIW 技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)等新技術(shù)應(yīng)用于帶阻濾波器的設(shè)計(jì)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)帶阻濾波器功能的多元化，進(jìn)一步提升帶阻濾波器的性能。

審核編輯：郭婷