【正文】 /4 連接導(dǎo)納（相對(duì)于 YA 歸一化） Y1= 2)1(1212)2(121)1(12)2(11)1(22)(AAAAAA ）（ ）（ ?? Y2= )3(12)1(12)2(12)3(11)2(11 AAAAA ??? Yn1= )1(12)1(12)(12)(11)1(11 ??? ??? nnnnn AAAAA Yn=2)1(12)(12)1(12)1(12)(11122)( )(???? ???nnnnnnA AAAAA）（ Yk= )( 112)(12)1(11)(11 ?? ??? kkkk AAAA ,k=3,4...(n2) Y12= )2(12A / )1(12A Yn1,n= )(12nA / )1(12?nA Yk,k+1= )1(12?kA ,k=2,3.........(n2) 直接耦合短截線濾波器圖 1（ a）設(shè)計(jì)方程 圖 b 的濾波器是將 a 的濾波器的每一條 40g? 短路短截線用一條 20g? 的開路短截 線去替代構(gòu)成的，因此可以使兩個(gè)濾波器的帶通特性相等，而兩者的阻帶特性卻有很大的差異。 （ 2） 采用光刻工藝，加工精度高，成本低，工藝重復(fù)性好，適合于大批量生產(chǎn)。 （ 2）特性阻抗的選擇原則 標(biāo)準(zhǔn)微帶線的特性阻抗的選擇原則除了要根據(jù)微波電路元件的設(shè)計(jì)要求來(lái)考慮之外，還要根據(jù)微帶基片材料和工藝的要求來(lái)選擇。 微帶線特性阻抗的計(jì)算方法是 ，先計(jì)算空氣介質(zhì)微帶線的單位長(zhǎng)電容 C01，單位長(zhǎng)電感 L01 和特性阻抗 Z01，然后求出實(shí)際微帶線的有效介電常數(shù)，這樣就可以得到微帶線的特性阻抗，波導(dǎo)波長(zhǎng)等，即 16 當(dāng)不考慮高次模的影響時(shí)，可以采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算微帶線的特性阻抗可有效介電常數(shù)當(dāng) W/h≤ 1 時(shí)。屏蔽微帶線和懸浮微帶線可由有關(guān)文獻(xiàn)介紹的方法來(lái)計(jì)算。 （ 2） 懸浮微帶線 懸浮微帶線的結(jié)構(gòu)是在接地板和微帶介質(zhì)基片之間有一層空氣，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)微帶線，懸浮微帶線的損耗要小，適合于工作在毫米波頻段，在毫米波頻段，為了防止輻射損耗，常常要外加屏蔽盒，值得注意的是，與標(biāo)準(zhǔn)微帶線不同，懸浮微帶線的屏蔽盒尺寸直接影響其特性阻抗，懸浮微帶線的缺點(diǎn)是微波器件的安裝相對(duì)來(lái)說(shuō)要麻煩些。中間為介質(zhì)基片。與波導(dǎo)相比，它的缺點(diǎn)是損耗較大， Q 值低和功率容量小。 三、微波傳輸線 1. 微波傳輸線 引導(dǎo)電磁波能量向一定方向傳輸?shù)母鞣N傳輸系統(tǒng)都被稱為傳輸線，這些傳輸 14 線起著引導(dǎo)能量和傳輸信息的作用，其所引導(dǎo)的電磁波稱為導(dǎo)波，因此傳輸線也被導(dǎo)波系統(tǒng)。1 LAR；在阻帶 w39。 在 χ ≥1 χ而單調(diào)增大。w1有 n 來(lái)決定， n 越大，增長(zhǎng)越快。 39。 最平坦低通原型濾波器 最平坦響應(yīng)的頻率衰減特性曲線，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 式中 是歸一頻率。根據(jù)所選逼近函數(shù)的不同，而有不同的響應(yīng)。后面要討論的各種低通、高通、帶通、帶阻微波濾波器，其傳輸特性大都是根據(jù)此原型特性推導(dǎo)出來(lái)的（“原型”之稱即由此而來(lái)）。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)準(zhǔn)確 ,而且設(shè)計(jì)是已經(jīng)考慮到外接負(fù)載的影響 ,無(wú)需經(jīng)過(guò)多次試探的手續(xù)。 另一種方法從插入損耗入手 ,它是近年來(lái)應(yīng)用的很多的設(shè)計(jì)方法。用這種方法設(shè)計(jì)出來(lái)的濾波器一般為 K 式濾波器和 m式濾波器等。它以濾波網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性為根據(jù)。 對(duì)以上兩點(diǎn)的要求越高，濾波器所需用的元件越多，這將帶來(lái)生產(chǎn)工作和造價(jià)的增加。首先，從通帶過(guò)渡到止帶， LA 是慢慢增加的，所以，衡量濾波器效能好壞的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是：從通帶過(guò)渡到止帶時(shí)， LA 曲線的上升要陡峭。其實(shí)不然，通過(guò)一些數(shù)學(xué)方法，人們可以把這四種濾波器電路結(jié)構(gòu)完全統(tǒng)一起來(lái)，這里用到的數(shù)學(xué)方法叫作“頻率變換”。 (c) 表示有關(guān)器件順利通過(guò) w1 w2的頻率，對(duì)于低于 w1 w2帶通濾波器（ BPBand Pass）。根據(jù)濾波器的具體電路結(jié)構(gòu)，變換器損耗與頻率保持有各種不同的關(guān)系。為了避免這種困難，人們還提出另外一個(gè)參數(shù)，它以電源所能供給的最大功率 Po 為基準(zhǔn)。濾波網(wǎng)絡(luò)具有的阻抗變換特性不難使負(fù)載 R2 在整個(gè)通帶內(nèi)與電源達(dá)成匹配。設(shè)負(fù)載為 R2，則當(dāng)負(fù)載直接與電源相接時(shí)，它所能吸收的功率 Po2 為： 8 現(xiàn)在我們將濾波器 A 接于電源與負(fù)載之間，如圖 (b)所示，由于濾波器的特性，當(dāng)電源頻率變 化時(shí)，出現(xiàn)于 R2 兩端的壓降 E2 是不同的，即 R2 從電源所取得的功率 的 Po2 與 R2 的比值稱為插入損耗 Li： 插入損耗 Li 是衡量濾波器效能的一個(gè)參數(shù)。然而，不管電路結(jié)構(gòu)如何復(fù)雜，濾 波作用的物理根源還是和前面所說(shuō)的完全一樣。 什么機(jī)理使網(wǎng)絡(luò) A 具有阻止高頻功率通過(guò)的能力呢？網(wǎng)絡(luò) A 是由電抗元件組成的，而電抗元件是不消耗功率的，所以，高頻功率并沒(méi)有被網(wǎng)絡(luò) A 吸收，在圖一所示的具體情況中，它有 時(shí)貯存于電感 L 的周圍，作為磁能；在另一些時(shí)間，它又由電感 L 交還給電源。2 與負(fù)載 R2 相接，當(dāng)電源的頻率為零（直流） 或較低時(shí)，感抗 Lwj R2兩端的電壓降 E2 比較大（當(dāng)然這也就是說(shuō)負(fù)載 R2 可以得到比較大的功率）。 7 圖 的虛線方框里面是一個(gè)由電抗元件 L 和 C 組成的兩端口。更何況，隨著集成電路的迅速發(fā)展，近幾年來(lái)，電子電路的構(gòu)成完全改變了，電子設(shè)備日趨小型化。例如，在受控?zé)岷司圩冄芯恐欣煤撩撞娮踊匦舱裥?yīng)加熱等離子體，在空間太陽(yáng)能發(fā)電站的設(shè)計(jì)中用微波作為將能量送回地面的手段等。因此，微波加熱和微波烘干正日益廣泛地應(yīng)用于糧食、茶葉、卷煙、木材、紙張、皮革、蠶絲、紡織、食品等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。同時(shí)由于微波可以穿透電離層而不像頻率較低的電磁波那樣被電離層折返或吸收，因此，地球和宇宙之間的通信、衛(wèi)星通信等必須使用微波。超短波和微波只能在視距內(nèi)沿直線傳播，并能穿過(guò)電離層達(dá)到外層空間。從中波過(guò)渡到短波，地波的衰減逐漸增大，傳播距離逐漸減小。即使采用數(shù)字通信，線路的信息容量仍然取決于線路的頻帶寬度。因此電話可以聽懂但不悅耳，也就是不夠逼真?，F(xiàn)代多路通信、衛(wèi)星通信、衛(wèi)星電視廣播等都使用微波波段。 事實(shí)上在微波歷史發(fā)展初期（ 20 世紀(jì) 40 年代），微波技術(shù)幾乎是與雷達(dá)一起發(fā)展起來(lái)的?，F(xiàn)在無(wú)線電波和光波之間不已不存在空白 。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。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。 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。 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)。它是屬于無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短，即頻率最高的波段。 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。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)分開或組合不同的頻率，如在變頻器、倍頻器以及多路通信中。 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。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。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。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。 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