现代滤波器设计讲座(3波导滤波器设计).ppt

1、波导滤波器设计，波导滤波器概述，波导滤波器具有低插入损耗、大功率容量和易于批量生产的特点；波导滤波器的工作频率可达毫米波段。主要用于卫星通信、电子对抗和雷达系统。波导滤波器有几种类型：直接耦合波导滤波器；交叉耦合波导滤波器：带抑制谐振器的波导滤波器：使用非谐振节点的波导滤波器；使用过模谐振器的波导滤波器：衰落模式波导滤波器：腔级联耦合波导滤波器，对称膜片，纵向带，方柱，横向带，圆柱和矩形波导滤波器，波导滤波器设计实例，设计参数：F0=15.35千兆赫带宽=32兆赫S11-20分贝S21-40分贝F0 40兆赫滤波器可连续调整从14.9至15.35千兆赫，BJ-140波导技术参数：A=15分贝=

2、7.9毫米；工作频率范围：11.918GHz，滤波器原型，1a)从滤波器规格(例如，参见matthaei *)，F0 bw ilrl *，matthaei，Young和Jones，“微波滤波器，阻抗匹配网络和耦合结构”，Artech House，Norwood，MA，1992，带K-转换器的滤波器模型，1b)获得低通原型参数，计算K-反相器(带通原型参数)，示例3360K 01=0.0775K 12=0.0048 k2k 2计算k值。计算附加相移；优化耦合系数，对于所有耦合：优化耦合以在中心频率给出正确的k-反相器值，优化谐振腔长度，对于所有谐振器：计算谐振器长度，微调直到结构在中心频率谐振，

3、对于frste谐振器，Denne图或IKKE、旋变器长度l6=10.839mm毫米l5=11.346mmmm毫米L3=11.395mm毫米l4=11.395mm毫米l5=11.346毫米l6=10.839mm毫米与测试结果相比，周期结构用于提高带外抑制，电子束曝光结构用于缩短波导滤波器的长度，交叉耦合用于产生传输零点。由于波导交叉耦合滤波器的特性，大多数波导交叉耦合滤波器是对称的。ERDEM OFLI，“微波和毫米波滤波器和双工器的分析和设计”，瑞士联邦理工学院，苏黎世，医学论文eth No.15771，e平面金属插入交叉耦合滤波器，F0=30.25 GHz，bw=500 MHz，rl=20

4、db，四腔交叉耦合滤波器，回波损耗为20 db中心频率11.55 GHz，带宽为200 MHz，仿真计算结果，其中虚线为无交叉耦合的仿真结果。实线是交叉耦合的结果。1、2、4腔为TE101模式；三腔为TE102模式，Ka波段四腔交叉耦合滤波器设计为F0=30.25 GHz，BW=500 MHz，RL=20 dB，为无交叉耦合的仿真结果。实线是交叉耦合的结果。1、2、4腔为TE101模式；三腔为TE102模式，实际的Ka波段交叉耦合滤波器增加了弯曲波导部分，以测试实际的滤波器。在图中，MMT是模式匹配方法；Meas为测试结果，得出非对称零点四腔滤波器，F0=30.25 GHz，bw=500 MH

5、z，rl=20 db，以及非对称零点四腔滤波器的仿真结果，F0=30.25 GHz，bw=500 MhZ；RL=20 dB，源和负载之间的直接耦合可以改善滤波器性能，但是源和负载之间的耦合孔需要更高的加工精度。包括源与负载直接耦合的两腔滤波器的仿真结果，其中虚线为无源与负载耦合的仿真结果。实线是主动负载耦合的结果。1980年，卡梅伦提出了用抑制谐振器产生滤波器传输零点的方法。这一技术不仅应用于波导滤波器，还用于梳状滤波器和介质滤波器的设计。这项技术也被称为零腔技术。这种方法产生的零点只与抑制谐振器和相关的耦合结构有关。因此，传动零点的设计是灵活的。罗德斯和卡梅伦，“通用提取极点合成技术及其在低

6、损耗热电模式滤波器中的应用”，美国电气和电子工程师协会译。微波理论技术。第28卷，第10181028页，1980年9月。抑制谐振器产生传输零点的原理，在传输环路中连接一个支路，支路的一端连接一个(或几个)专门产生传输极点的谐振器。这些谐振器被称为抑制谐振器。采用抑制谐振器的等效电路，amari，“具有一个或两个实际传输零点的新型串联滤波器的合成与设计”，IEEE TRANS。关于MTT，第52卷，第5期，2004年5月，1464-1478，具有一个抑制谐振器的三阶滤波器，具有两个抑制谐振器的三阶滤波器，具有抑制谐振器的滤波器结构，高于中心频率的三阶滤波器零点，低于中心频率的三阶滤波器零点，由T

7、 . Sievelding，T . Sievelding和F. Arndt设计的滤波器，“开口或孔径匹配Tjunction耦合矩形波导结构的场理论计算机辅助设计”，IEEE转。微波理论技术。第40卷，第2期，第353362页，1992年，二阶滤波器有两个零点，蒙特乔-加莱，“用在低成本矩形H平面波导中实现的提取极点合成和设计具有N个实际传输零点的串联N阶滤波器”，IEEE转。在MTT，第53卷，第5期，2005年5月1636-1642，三阶滤波器有一个零，四阶滤波器有两个零，八阶滤波器有两个零。使用抑制谐振器设计双工器的示例，技术要求：滤波器拓扑、低通带和高通带使用相同的结构。上通带滤波器的综

8、合曲线，双工器的总体结构，双工器的仿真结果和测试结果，仿真曲线的测试曲线，使用非谐振节点产生传输零点，使用非谐振节点产生传输零点，Smain Amari在2004年将非谐振节点引入滤波器设计。之后发表了几篇论文，介绍了引入非谐振节点后传输矩阵的推导方法。利用非谐振节点产生传输零点具有结构简单、易于在波导结构中实现的特点。通过引入非谐振节点，n个谐振器可以实现n个传输零点。不引入源-负载耦合。使用非谐振节点可以轻松组合多个滤波器网络。每个网络的过滤特性都不会受到影响。Smain Amari，Uwe Rosenberg，和Jens Bornemann，“单线态、级联单线态和椭圆滤波器高级模块化设计

9、的非谐振节点模型”，IEEE微波和无线组件通讯，第14卷，第5期，2004年5月，237-239，非谐振节点产生传输零点的原理，单个谐振腔产生传输零点的基本电路，非谐振节点产生传输零点的原理，以及通过连接单个谐振腔和非谐振节点可以保持的原始传输零点和滤波特性。使用非谐振节点滤波器低通模型，amari，“具有非谐振节点和/或相移的在线伪椭圆带阻滤波器”，IEEE trans on MTT，第54卷，第1期，JANUARY 2006，428-436，使用非谐振节点的三阶滤波器结构，使用非谐振节点的三阶滤波器的测试结果，使用非谐振节点产生传输零点的例子，S. Cogollos，“基于非谐振节点的高性

10、能波导滤波器的合成和设计程序”，微波研讨会，2006年IEEE/MTT-S国际3-8，2007年6月页(S) :1297-1300，6阶单腔3模滤波器，6阶单腔3模滤波器测试结果，Amari，“具有非解析节点的新型直列式双模和三模腔滤波器”，IEEE传输。关于MTT，第53卷，第4期，2005年4月，1272-1279，通过使用过模谐振器产生传输零点。总结了2001年由马可古列尔米首次提出的利用过模谐振腔产生传输零点的技术。有使用非简并模式的过模波导滤波器和使用简并模式的过模波导滤波器。过模谐振器产生的传输零点具有结构简单、易于加工的特点。在毫米波波段，具有良好的发展前景。M. Gugliel

11、mi，P. Jarry，E. Kerherve，O. Roquebrun和D. Schmitt，“一个新的全电感双模滤波器系列”，IEEE转。微波。理论技术。第49卷，第10期，第17641769页，2001年10月。非简并模式多模滤波器模型，bornemann，j；阿马里，s；瓦尔迪克；“用于折叠小波滤波器设计的灵活的s矩阵算法”，微波会议，2005年欧洲卷1，4-6，2005年10月(s)页：4页，非简并模式过模滤波器单元的等效电路，可等效为以下拓扑结构。在对应于二阶模式的频率上，产生传输零点的条件与符号相反。耦合量与耦合孔位置、基模、耦合量与耦合孔位置、二次模、耦合量与耦合孔位置、三次模

12、的关系，非简并模过模滤波器单元的等效电路，当开口位置接近1/3时，与三次模的耦合很小，可以忽略。传输零点在高端。非简并模过模滤波器单元的等效电路，当开口位置靠近边缘时，与基模的耦合很小，可以忽略。传输零点在低端。非简并模式过模谐振器产生传输零点。在E面贴片波导中，也可以通过使用过模谐振器来产生传输零点。Q波段4腔滤波器，图4.7 (a)，F0=38.80ghz，bw=500mhz和rl=23db图4.7 (b)，F0=39.50ghz，bw=500mhz和rl=23db，Q波段4腔滤波器模拟结果，具有过模腔的E平面贴片滤波器的物理照片，具有过模腔的E平面贴片滤波器的物理照片，Q波段4腔滤波器的测试结果，膜耦合过模腔滤波器，若干具有多个过模腔的波导滤波器，以及简并过模谐振器产生传输零点的原理，过模谐振器可以等效于以下拓扑结构。Designer模拟结果(1)，耦合矩阵，