共麵帶狀線（CPS）是在二十世紀七十年代提出的一種同平麵的傳輸線方式，由於結構簡單，易於與有源和無源二端口器件跨接
，避免了穿孔帶來的工藝麻 煩。同時，CPS對介質厚度不敏感、由不連續結構引起寄生效應小， 高頻電磁波傳播時損耗較低等，因此
，被廣泛應用於饋電網絡和微波電路
，如印刷偶極子天線、濾波器、耦合器

、諧振器和放大器等。

在整流天線係統中
，低通濾波器要求允許基波通過，能夠有效阻止二次
、三次諧波
，以提高整流天線係統的轉換效率。因此
，在整流天線係統中
，具有寬阻帶、 低損耗的低通濾波器更具實際意義。用於整流天線係統中的CPS帶通濾波器和帶阻濾波器，工作頻率處插損仿真為-0.3dB
，衰減小於-10dB的阻帶帶寬 大約為6GHz，有效抑製了二次諧波，但是三次諧波抑製性能大於-5dB，而且尺寸較大。

根據CPS不連續結構特性的分析，半波長的T型開路枝節和開口環諧振電路，等效為串聯的LC電路，產生傳輸零點
，實現阻帶特性。為了減小濾波器的體 積，在微帶線上開槽亦具有阻帶特性。因此
，通過在傳輸線內外添加T枝節和T型槽諧振可以很好的抑製高次諧波，實現低通濾波器寬阻帶的設計。

本文提出了一種新型的開環CPS諧振器，分析了其集總元件等效電路圖。基於開環結構諧振器，設計了三階CPS低通濾波器，具有尺寸小，通帶內損耗小，阻帶帶寬寬的特點
，有效地抑製了二、三次諧波，可以應用到射頻前端和整流天線係統中。

共麵帶狀線（CPS）結構

CPS結構具有有限大小的介質板
，如圖1所示。根據CPS傳輸線理論，當縫隙S不斷增大時，CPS的總損耗越來越小
，而其特性阻抗變的越來越大。換句 話說，高特性阻抗的CPS結構對應著較小的傳輸損耗。為了得到更高的二極管轉換效率，需要CPS具有低損耗
、高特性阻抗的特性。

本文所設計的CPS結構低通濾波器所用介質板的相對介電常數為2.55
，厚度為0.8mm，覆銅厚度為0.035mm。根據全波仿真軟件IE3D分析
，平行傳輸線的線寬W和間距S分別為0.6mm和0.4mm時
，CPS的特性阻抗Z0為172ohm。
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CPS低通濾波器的設計

1 CPS開環諧振器

本文提出的開環CPS諧振器，其結構與等效電路如圖2所示，由長度為λg/2的諧振開路環實現。根據不連續性結構特性分析，周長為λg/2開路環等效 為電感Lp，開路環和傳輸線間的間距g1等效為耦合電容cp1，對稱開路環間距g2等效為耦合電容cp2。那麼

，圖2所示的開路環結構可以等效為串聯的 LC電路。等效的串聯諧振電路並聯在傳輸線之間，產生一個傳輸零點
，實現阻帶特性。

在圖2中，開路環的長度為7.4mm，線寬為0.4mm，縫隙間距g1、g2均為0.4mm

，諧振頻率為9.4GHz，頻率特性如圖3（a）所示。通 帶內S21最小為-0.068dB
，頻率9.4GHz時S21達到-31.8dB。根據IE3D仿真曲線圖3（b）分析
，當縫隙S、g1、g2增大時
，通 帶內的插損逐漸減小，諧振頻率往高頻偏移。主要是因為環與傳輸線、對稱環之間的耦合電容減小
，諧振頻率變大，諧振Q值增大。

2 具有T枝節的CPS開環諧振器

為了增強阻帶的深度和寬度，在以上開環諧振器上加一對半波長T型諧振器，其結構與等效電路如圖4所示。半波長T枝節等效為電感L’p，T枝節與傳輸線 之間縫隙g3等效為耦合電容C’p。那麼T型開路結構和開路環等效為兩個串聯的LC諧振電路，通過產生兩個傳輸零點達到增加二次諧波衰減的目的。其中T枝 節的長度為6.6mm，開口環的長度為7mm。頻率特性如圖5所示
，在9.8GHz和13.6GHz處產生兩個諧振點，S21分別為-24.5dB和 -37dB，展寬了阻帶。

由於抑製二

、三次諧波的帶寬較寬
，在CPS平行傳輸線上開槽
，亦可等效為串聯的LC電路，通過產生一個傳輸零點，在不增大體積的前提下
，進一步抑製三次諧波。
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3 三階CPS低通濾波器設計

利用上述的開環結構（圖2）和複合結構（圖4）設計了一個三階CPS低通濾波器，其結構和等效電路如圖6所示。W和S的尺寸即為上述CPS尺寸，L1=5.6mm
，L2=3.7mm
，L3=3.5mm。

通過IE3D軟件仿真得到，具有T枝節的三階CPS低通濾波器的S11
、S21頻響曲線如圖7所示。在5.8GHz、11.6GHz和17.4GHz處，S21分別為-0.095dB
、-25.1dB和-13dB，很好的阻止了二次諧波。

為了更好地抑製三次諧波
，在W線寬上麵開T型槽，其結構與等效電路圖如圖8所示。其中L4=4.3mm
，槽寬為0.4mm。仿真曲線如圖9所示
，很好地抑製了三次諧波。在基頻、二次、三次諧波的S參數列於表1。


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