微波腔体滤波器的设计兼容模式

微波腔体滤波器的设计兼容模式第1页/共32页InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微波滤波器的设计第2页/共32页顾名思义，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。InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity一滤波器的定义第3页/共32页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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity二常见的滤波器第4页/共32页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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity二常见的滤波器第5页/共32页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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity二常见的滤波器第6页/共32页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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity二常见的滤波器第7页/共32页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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity二常见的滤波器第8页/共32页InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity三滤波器的设计步骤第9页/共32页

设计指标：微带型交叉耦合滤波器的设计设计指标：f0=1542MHzBW=34MHz（1525-1559）Lr（BW）<-20dBLa（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tanδ=0）。Example1：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第10页/共32页

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：...................................................00.02256500.00167320.0225650-0.01758100-0.01758100.0225650.001673200.0225650...................................................交叉耦合系数为：K:ijK_val120.022565230.01758114-0.0016732340.022565有载品质因数为：Qe=35.967InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第11页/共32页

matlab计算曲线：Example1：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第12页/共32页

ADS电路模型：Example1：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第13页/共32页

ADS仿真曲线：Example1：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第14页/共32页

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InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第15页/共32页

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InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第16页/共32页

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InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第17页/共32页

滤波器的仿真：step3滤波器的全腔仿真Example1：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第18页/共32页

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：InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity微带型交叉耦合滤波器的设计四滤波器设计实例第19页/共32页

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。InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第20页/共32页

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

InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第21页/共32页

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InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第22页/共32页

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InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第23页/共32页

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。InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity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。四滤波器设计实例第24页/共32页

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

InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversityQe=52.4689交叉耦合系数为：K:ijK_val120.014914230.010162340.01069225-0.0012137450.010162163.3563e-017（0）560.014914：四滤波器设计实例第25页/共32页

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

InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第26页/共32页

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

InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity您所求的交叉耦合系数为：K:ijK_val120.014724230.0096319340.01201125-0.0031988450.0096319160.00037773560.014724有载品质因数为：Qe=52.4689四滤波器设计实例第27页/共32页

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

InstitudeofAntennaandMicrowave天线微波研究所DalianMaritimeUniversity四滤波器设计实例第28页/共32页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