Ku波段微带带通滤波器设计+ADS仿真(4)
图2.2 电力线和磁力线分布示意图
2.2耦合微带线
当两对传输线互相靠近时，彼此会产生电磁耦合，这种传输线称为耦合传输线，耦合传输线结构如图2.3所示。
图2.3 耦合微带线结构
分析耦合线时，由于边界条件较复杂，用场解法分析将十分困难，目前广泛采用奇偶模方法。即将耦合线中传输的导行波看成是由奇模和偶模导行波叠加而成的。耦合微带线的奇、偶模的场分布如图2.4所示。由于奇、偶模的电磁场分布不相同，因此它们对应的特性阻抗、等效相对介电常数、相速度等也不相同。
但是由于耦合系统本身是一个线性系统，因此可以分别求出两种模的特性参数，再将它们叠加起来得到耦合线的特性参量。
图2.4 耦合微带线中奇、偶模的场分布
关于耦合微带线的奇偶模特性阻抗的精确求解的方法有很多，这里就不一一介绍了。图2.5给出了耦合微带线奇偶模特性阻抗和微带几何尺寸的对应关系，从图2.5可以看出，在不同基片参数的情况下，对于一定的耦合间隙s，奇偶模特性阻抗与w/h的比值存在着一一对应的关系。参照图2.5，就可以完成奇偶模特性阻抗与耦合微带线尺寸之间的转换。当然，在微带滤波器的实际设计中，在选定基片参数后，可以利用微波仿真软件ADS来完成耦合微带线的奇偶模特性阻抗与耦合微带线的几何尺寸w，s，L的相互转换。显然，利用计算机软件进行计算，更为精确快捷，具体方法将在第四章中进行介绍。
图2.5 耦合微带线奇偶模特性阻抗对应图[5]
2.3 微带谐振器
微带传输线谐振器是由一段开路或短路微带线构成，其电路如下图2.6所示。
图2.6 微带线传输线及负载连接结构
式（2-1）中给出了计算传输线上某点反射系数的公式，即
(2-1)
上式中， 和 分别是传输线上的反射波电压和入射波电压。指数项表示经传输一段距离后在相位上引起的滞后， 是终端负载。在终端即 =0处，当满足 或者 时，则有 ，此时电磁波在开路端或短路端全反射，在微带线上形成驻波，从而发生谐振。常用的微带线谐振器有如图2.7所示的两种形式。图2.7（a）所示是终端短路式。图2.7（b）所示是终端开路式。两者互为对偶。
图2.7 微带谐振电路
由图2.7所示，随着微带线长度的不同，输入阻抗也发生变化，在此说明两种极端情况。
（1）当 ，（n=1,2,3……）时，则输入阻抗变为
（2-2）
在该谐振器电路中，一般为半波长或者四分之一波长，且微带线本身的衰减常数很小，所以可以近似看成 ，故此时的输入阻抗 ，形成串联谐振。
（2）当 ，（n=1,2,3……）时，则输入阻抗为
（2-3）
同理可得到 ，故此时的输入阻抗 ，形成并联谐振。
2.4二端口网络理论