【正文】 1 目錄 摘要 ————————————————————————————— 2 前言 ————————————————————————————— 2 一、微波概論 ————————————————————————— 3 ———————————————————————————— 3 —————————————————————— 4 微波波長(zhǎng)段易于實(shí)現(xiàn)定向輻射 —————————————— —— 4 頻率高、頻帶寬、信號(hào)容量大 ———————————————— 5 視距傳播能穿 透電離層 ——————————————————— 5 微波的熱效應(yīng)和微波能的應(yīng)用 ———————————————— 6 二、 濾波器原理 ——————————————————————— 6 —— ————————————— ———— ——— 6 2. 濾波器設(shè)計(jì)的兩種出發(fā)點(diǎn) ———————— ———— —————— 10 ——————————— ———— ————————— 11 最平坦低通原型濾波器 —————— ———— ————— —— —— 11 切比雪夫低通原型 濾波器 —————— ———— —— ———— — 12 橢圓函數(shù)低通原型 ———————————————————— 13 三、 微波傳輸線 ——————————————————————— 14 ————————————————————————— 14 ——————————————————————————— 14 微帶傳輸線的構(gòu)成 —————————————————————— 14 微帶線的特性阻抗 —————————————————————— 15 ————————————————————— 18 四、直接耦合短截線帶通濾波器的設(shè)計(jì)與仿真 ——————————— 19 —————————————————————— 19 —————————————————————————— 21 ——————————————————————— 24 五、總結(jié) ——————————————————————————— 28 六、參考文獻(xiàn) ————————————————————————— 29 2 [摘要 ] 本文對(duì)微波理論及微波濾波器作了 詳細(xì)的介紹。其中有微波技術(shù)的發(fā)展以及濾波器的分類、特點(diǎn)和應(yīng)用。 直接耦合短截線 帶通濾波器設(shè)計(jì)方法和參數(shù)計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行仿真驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)仿真符合設(shè)計(jì)要求，表明此設(shè)計(jì)方案正確。 關(guān)鍵詞 ： 微波帶通濾波器 直接耦合短截線 帶通濾波器 HFSS 軟件仿真 Microwave tape the clear design of wave filter [Abstract] This paper for microwave theoretical and microwave wave filter have made detailed introduction. In which, there are the development of microwave technology as well as the classfication of wave filter , characteristic and application. Parallel couple line microwave tape the clear design method and parameter calculation of wave filter, and verify as calculating result to carry out emulation. Through emulating , accord with design requirement, it is correct to show this design scheme. Keyword : Microwave tape clear wave filter HFSSmulate 前 言 當(dāng)今信息社會(huì)的發(fā)展依賴于通信技術(shù)的發(fā)展，而基于多媒體的全球個(gè) 人通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信將得到更大的發(fā)展。作為關(guān)鍵射頻器件的濾波器的作用越來(lái)越重要，對(duì)性能的要求也越來(lái)越高。濾波器是無(wú)線電技術(shù)中許多設(shè)計(jì)問(wèn)題的中心，可利用它們來(lái)分開(kāi)或組合不同的頻率，如在變頻器、倍頻器以及多路通信中。電磁波頻譜是有限的，且須按應(yīng)用加以分配；而濾波器既可用來(lái)限定大功率發(fā)射機(jī)在規(guī)定頻帶內(nèi)輻射，反過(guò)來(lái)又可以用來(lái)防止接收機(jī)受到工作頻帶以外的干擾。在阻抗匹配中也有象濾波器的網(wǎng)絡(luò)，如在兩個(gè)不同特性阻抗的傳輸線之間，或在有內(nèi)阻的發(fā)生器于電抗負(fù)載（如參量放大器中的二極管）之間。有時(shí)需要得到一定的相位（或時(shí)延） 特性，如脈沖壓縮或展寬，或補(bǔ)償其他的濾波器或色散結(jié)構(gòu)（如一般波導(dǎo)）所產(chǎn)生的相位失真等，也需要濾波器。 此論文從微波的 基礎(chǔ)知識(shí)入手，逐漸擴(kuò)展到微波濾波器的一些設(shè)計(jì)方法。 其中主要介紹了 微波的一些基礎(chǔ)概念以及微波的應(yīng)用 ， 濾波器分類和設(shè)計(jì)原理 ， 微帶線理論、分類及應(yīng)用 以及 微波帶通濾波器參數(shù)的計(jì)算和軟件設(shè)計(jì)及仿真。最后對(duì)這次設(shè)計(jì)的一個(gè)總結(jié)。 由于學(xué)習(xí)能力有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，還請(qǐng)諒解，希望能給一 3 些好的指導(dǎo)， 十分 感謝！ 一、 微波概論 1. 微波 微波是電磁波譜中介于普通無(wú)線電波（長(zhǎng)波，中波 ，短波，超短波）與紅外線之間的波段。它是屬于無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短，即頻率最高的波段。 微波和普通無(wú)線電波、可見(jiàn)的和不可見(jiàn)的光波、χ射線、γ射線一樣，本質(zhì)上都是隨時(shí)間和空間變化呈波動(dòng)狀態(tài)的電磁場(chǎng)即電磁波。盡管它們的表現(xiàn)各不相同，例如，可見(jiàn)光可以被人眼所感覺(jué)而其它波段則不能；χ射線和γ射線具有穿透導(dǎo)體的能力而其它波段則不具有這種能力；無(wú)線電波可以穿透濃厚的云霧而光波則不能等等，但他們都是電磁波。之所以出現(xiàn)這么多不同表現(xiàn)歸根結(jié)底是因?yàn)樗鼈兊念l率不同波長(zhǎng)不同。 微波波段區(qū)別于其它波段的主要特點(diǎn)是其波長(zhǎng)可同常用 電路或元件的尺寸相比擬，即為分米、厘米、毫米量級(jí)。其它多波段都不具有這個(gè)特點(diǎn)。普通無(wú)線電波的波長(zhǎng)大于或遠(yuǎn)大于電路或元件的尺寸，電路或元件內(nèi)部的波過(guò)程可忽略不計(jì)，因此可用路的方法進(jìn)行研究。光波、χ射線、γ射線的波長(zhǎng)則遠(yuǎn)小于常用元件的尺寸，甚至可以同分子和原子的尺寸相比擬，因此根本不可能用電磁的方法或普通電子學(xué)的方法來(lái)產(chǎn)生和研究它們，它們是同分子、原子或核的行為相聯(lián)系的。 由于微波的波長(zhǎng)可以同元件或電路相比擬，因此電磁波在電路內(nèi)甚至元件內(nèi)的傳播時(shí)間就不再是微不足道的，我們?cè)谄胀o(wú)線電電子技術(shù)中的集總參數(shù)的概念和方法就不那么有效了。在頻率較低的電路中，我們往往可以區(qū)分出電路的某一部分是電容，另一部分是電感或電阻，而連接它們的導(dǎo)線則既沒(méi)有電容、電感，也沒(méi)有電阻，這就構(gòu)成集總參數(shù)電路。但是到了微波波段，元件中的電場(chǎng)與磁場(chǎng)已構(gòu)成了一個(gè)整體 —— 交變電磁場(chǎng)或電磁波，使用的元件成為傳輸線、波導(dǎo)、諧振腔等，因此，集總參數(shù)電路的方法就失效了。在微波領(lǐng)域中以麥克斯韋方程為基礎(chǔ)的宏觀電磁理論得到了最充分最成功的運(yùn)用。當(dāng)進(jìn)一步過(guò)度到亞毫米波、紅外線以至可見(jiàn)光或頻率更高的電磁波譜時(shí)，由于波長(zhǎng)逐漸同分子或原子的尺寸相比擬，宏觀電磁理論又 不是那么有效了，不那么完善，這時(shí)就必須運(yùn)用量子理論的方法。當(dāng)然，以上的劃分不是絕對(duì)的，例如，在研究普通無(wú)線電波的輻射和傳 4 播問(wèn)題時(shí)必須舍棄路的方法而采用場(chǎng)的方法；在研究原子或分子精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)的微波發(fā)射與吸收時(shí)必須舍棄宏觀的方法而采用量子的方法。但是，在研究光學(xué)的某些問(wèn)題如反射、折射、衍射等時(shí)宏觀的方法也是行之有效的。 總之，微波波段的范圍是由所應(yīng)用的獨(dú)特的元件、技術(shù)和研究方法所決定的。精確的劃分出微波波段的范圍是沒(méi)有什么實(shí)際意義的。只能說(shuō)波長(zhǎng)從幾米的量級(jí)到十分之幾毫米的量級(jí)屬于微波波段，通常把波長(zhǎng)一米到一毫米 （即