介质波导双模滤波器的设计分享

随着通信系统设备小型化、轻量化和高性能化的发展，在射频系统设计过程中，需要设计各种滤波器来满足设计要求，对前端选频器件提出了更高的要求。随着5G通信系统标准的逐步确定，高性能、体积小、重量轻的介质波导滤波器是最佳选择。本文中基于TE模的介质波导双模滤波器具有高Q值、低损耗、大功率容量等优点。因此，在设计这类双模滤波器时，能否使用以前的多端口计算设计方法是本文的重点。下图显示了单个谐振器中的四种模式：

从上面的电场分布图可以观察到，可以自由选择双模单腔和三模单腔。在高次模出现的频率点，通过选择介电常数和控制谐振腔的大小来优化高次模。尽量拉长高次模的频率，减少对通带的影响。1.设计过程,多模滤波器的设计、充电性能的评估、单模的评估是一样的，但是在Q值的评估中，多模的Q值高于单模，这可以根据本征模的模拟来观察。下图为双腔4模滤波器的原理评估模拟结果：

2.耦合带宽和输入输出QL

3.计算HFSS的投入产出耦合。计算HFSS的输入输出耦合，利用比特延迟可以初步确定输入输出耦合的强度。模拟连接器探针的插入方向应遵循特定模式的电场方向。如下图所示：

当确定输入-输出耦合时，由于第二模式或第三模式的影响，需要分离其他模式。这里，由于1和2模式之间的耦合，延迟波形具有两个峰值。可以采用频率分离方法来减小第二模式对第一模式的影响。4.耦合带宽和频率的计算。这里，选择多端口提取方法来提取HFSS中的谐振频率，并且存储耦合带宽

在这里进行模拟时，需要特别注意端口的恢复模式，它应该遵循电场的方向。在计算耦合带宽时，可以同时观察滤波器通带谐波的频率点，通过合理选择耦合窗的大小和开启方向，尽可能降低高次谐波的幅度。5.滤波器

通带的计算和优化对于高阶多模滤波器的优化计算，通常采用二端口S参数提取法，还会用到空间映射、遗传算法等。因此，合理选择优化方法可以加快设计速度，节省时间，缩短滤波器的开发周期

审核编辑：汤梓红