【摘要】 探讨了一种P波段大功率空气带状线低通滤波器的设计过程，提出了一种滤波器高阻抗线的布局方式，该设计可大大节省体积，且结构简单，加工、装配方便，可广泛用于微波中继通讯、卫星通讯、雷达技术、电子对抗及微波测量仪等设备中。
【关键词】 大功率 空气带状线 低通滤波器布局
引言
滤波器是无线电技术中许多设计问题的中心，可用于变频器、倍频器以及多路通信中。本文提出了一种大功率空气带状线低通滤波器的设计方法，通带内插损小于0.3dB，在二、三次谐波处抑制能力大于20dB，承受平均功率达到2kW以上。
一、 滤波器的设计
1）选择适当的低通原型（归一化）；
根据通带和阻带的衰减要求，选用切比雪夫低通原型。
2）计算滤波器实际所需的元件数值；
根据通带内最高工作频率确定其截止频率ω1‘，按通带内纹波LAr=0.01dB，在归一化频率ω，/ω1‘=2.8上，带外抑制LA（ω，）=40dB，查表得滤波器所需的级数n为7。
通带内纹波为0.01dB的七级切比雪夫低通原型滤波器归一化元件参数值如下：
g1=g7=0.7969，g2=g6=1.3924，g3=g5=1.7481，g4=1.6331，g8=1。
滤波器集总元件低通原型如图1所示。
3）选定高、低阻抗值，计算各线段宽度；
将并联电容用低阻抗线实现，串联电感用高阻抗线实现，则滤波器的半集总元件微波实现如图2所示。
（W0--50Ω线宽，Wl--低阻抗线宽，Wh--高阻抗线宽）图2 半集总元件微波实现
由于采用空气介质，要求设计时充分考虑结构强度及机械加工性能。选择1.5mm的镀银铜板，高阻抗设计为79Ω左右，线宽11.8mm，不易变形，低阻抗设计为12.5Ω左右，线宽130mm，可兼顾滤波器的体积及机械加工和安装固定。
4）计算各阻抗线长度；
将图2中各低阻抗线由T型等效电路代替，高阻抗线由Π型等效电路代替，得出如图3所示滤波器的等效电路。
5）进行建模仿真及优化，得出最终结果。
二、优化和仿真
在建模过程中，把非标准模型的参数通过仿真，得到相应的两端口元件，再带入系统软件对各阻抗线参数进行优化，设定合适的目标值，通过优化后，再用HFSS进行仿真验证。
最终结果如图4所示。
一般情况下，滤波器的基本布局如图2所示，滤波器的带状线由四级低阻抗线和三级高阻抗线组成，高阻抗线呈“一”字形与低阻抗线水平连接，总体体积较大。通过布局优化，改进后的实物如图5所示。其实现参数与理论相比会引入误差，通过在三维电磁场仿真软件中建立完整的模型，进一步对线长和线宽进行参数优化仿真，确定最佳尺寸，按尺寸加工后性能与仿真结果基本一致。
三、结束语
经过功率试验，该滤波器承受平均功率可达到2kW；采用厚度为1.5mm的镀银铜板加工成的带状线，插入损耗较小，有一定的结构支撑强度；采用的U形连接方式，与常规设计连接结构相比，大大缩短了滤波器在长度方向上的尺寸，实现了小型化，且工作一致性较好，可广泛用于微波中继通讯、卫星通讯、雷达技术、电子对抗及微波测量仪等设备中。
参 考 文 献
[1] 甘本袚，吴万春.现代微波滤波器的设计与结构.北京：科学出版社，1974