《微波滤波器的设计》PPT课件.ppt

微波滤波器的设计,大连海事大学天线微波研究所 2010.7.23,顾名思义，滤波器是一种滤波元件，其主要作用是滤除不需要的杂波干扰，得到需要的信号。因此，滤波器在现在通信系统中，是一个不可或缺的部件，其性能的好坏直接关系到通信系统的性能的优劣。,一 滤波器的定义,1 巴特沃斯滤波器（最平坦滤波器）,滤波器的传输函数：,滤波器的低通频率响应曲线：,二 常见的滤波器,2 切比雪夫滤波器（带内等波纹）,滤波器的传输函数：,滤波器的低通频率响应曲线：,二 常见的滤波器,3 椭圆滤波器（带内带外都具有等波纹特性）,滤波器的传输函数：,滤波器的低通频率响应曲线：,二 常见的滤波器,4 高斯滤波器（最平坦群时延）,滤波器的传输函数：,滤波器的低通频率响应曲线：,二 常见的滤波器,5 交叉耦合滤波器（广义切比雪夫滤波器） 带内等波纹，带外有限传输零点可控，带外抑制度好,滤波器的传输函数：,滤波器的低通频率响应曲线：,二 常见的滤波器,三 滤波器的设计步骤,设计指标： 微带型交叉耦合滤波器的设计 设计指标：f0=1542MHz BW=34MHz（1525-1559） Lr（BW）-20dB La（1600）-40dB 滤波器采用微带环路开口谐振器形式，介质基板采用常用的FR4基板（基板损耗不考虑，即tan=0）。,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器参数计算： 利用实验室开发的交叉耦合滤波器耦合矩阵计算软件，完成对该滤波器耦合矩阵的计算。,Example1：,交叉耦合矩阵： . 0 0.022565 0 0.0016732 0.022565 0 -0.017581 0 0 -0.017581 0 0.022565 0.0016732 0 0.022565 0 .,交叉耦合系数为： K: i j K_val 1 2 0.022565 2 3 0.017581 1 4 -0.0016732 3 4 0.022565 有载品质因数为： Qe =35.967,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,matlab计算曲线：,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,ADS电路模型：,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,ADS仿真曲线：,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器的仿真： step1 单腔频率仿真,Example1：,观察曲线可以确定谐振器谐振在中心频率处的尺寸大小,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器的仿真： step2 输入输出有载Q值仿真,Example1：,观察该曲线即可确定当Qe=35.967时，对应的输入输出端口的位置,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器的仿真： step3 耦合系数的仿真,Example1：,根据计算得到的耦合矩阵和曲线可以确定耦合缝隙的大小,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器的仿真： step3 滤波器的全腔仿真,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,滤波器的仿真： 相同结构，工作在海事卫星通信下行频段的滤波器（1626-1660）,Example1：,微带型交叉耦合滤波器的设计,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,腔体滤波器的设计步骤与方法与微带滤波器的设计大致相同。大家可以参照微带滤波器的设计步骤进行腔体滤波器的设计。下面就我在这段时间里，包括项目中所遇到的一些问题和总结的一些经验给大家分享一下。,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,同轴腔体谐振器的形式,常见结构,小型化结构,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,同轴腔体滤波的的馈电,直接馈电 耦合最强，有载Q值最小,圆盘耦合馈电 耦合强弱与圆盘的大小和圆盘距离谐振杆的距离有关,磁耦合环馈电 耦合强弱与环的大小和环距离谐振杆的距离有关,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,同轴腔体滤波器的耦合（磁耦合，耦合系数为正）,腔体之间的窗越大，耦合越大；耦合杆越长，耦合越大。,腔体之间的窗越大，耦合越大；耦合环越长，耦合越大。 调节范围大于左图 ，可实现较大的耦合,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,同轴腔体滤波器的耦合（电耦合，耦合系数为负）,通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，耦合越大。,通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，顶端圆盘越大，耦合越大。,通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，顶部弯折越深，耦合越大。,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,6腔2个传输零点滤波器的仿真,Qe =52.4689 交叉耦合系数为： K: i j K_val 1 2 0.014914 2 3 0.010162 3 4 0.010692 2 5 -0.0012137 4 5 0.010162 1 6 3.3563e-017（0） 5 6 0.014914：,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,6腔2个传输零点滤波器的仿真,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,6腔4个传输零点滤波器的仿真,您所求的交叉耦合系数为： K: i j K_val 1 2 0.014724 2 3 0.0096319 3 4 0.012011 2 5 -0.0031988 4 5 0.0096319 1 6 0.00037773 5 6 0.014724 有载品质因数为： Qe =52.4689,四 滤波器设计实例,Example2：,同轴腔体滤波器的设计,6腔4个传输零点滤波器的仿真,四 滤波器设计实例,滤波器作为无线通信系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接关系到无线系统的优劣。目前，国内外几乎所有通信类相关制造企业，都会涉及到滤波器的设计，所以，掌握一定的滤波器的相关知识和一套行之有效的滤波器的设计方法，对我们未来就业，也会增加很大的筹码。 目前滤波器的发展方向依然是小型化，高性能，大功率，多频带等。,五 总结和展望,小型化：采用介质滤波器 高性能：交叉耦合滤波器（对称结构/非对 称结构，源负载耦合结构）、含非谐振结点滤波器。 大功率：波导滤波器，波导多模滤波器 多通带：