【正文】 圖 11 金屬蓋板之間的一組平行耦合線 7． 2 板線交叉指狀帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法 對(duì)于此濾波器有： 相對(duì)頻率 ? = ??????? ?? 。 /4（λ。 ⑷根據(jù)濾波器插入衰減 —— 頻率響應(yīng)的函數(shù)形式（是切比雪夫式或最大平坦式），取定的通帶內(nèi)插入衰減值 通L ，以及濾波器低頻等效梯形網(wǎng)絡(luò)中元件的數(shù)目n,查表得到濾波器效梯形網(wǎng)絡(luò)中各元件 110 ,......, ?nggg 的數(shù)值。換句話說(shuō)，在滿足同樣的阻帶要求的情況下，此種濾波器中需要使用的元件的數(shù)目少，因而便于制造和調(diào)整。隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤其是通信行業(yè)的發(fā)展，對(duì)于小體積、高性能和 低成本的工作于 GHz， GHz， GHz， GHz等射頻、微波頻率范圍內(nèi)的濾波器的需求量大大增加。超導(dǎo)濾波器不僅帶內(nèi)衰減低，而且相位延時(shí)和色散特性也大為改善，所以具有誘人的發(fā)展前景。實(shí)驗(yàn)證明：通過(guò)采用矩形孔作為調(diào)諧微波攄波器的腔間耦合結(jié)構(gòu)，不僅可以極大地?cái)U(kuò)大微波濾波器的調(diào)諧范圍，保證其通帶寬度在較大的調(diào)諧范圍內(nèi)基本不變，而且還消除了大帶寬濾波器中的大波紋效應(yīng)。也可用 045 “ 優(yōu)質(zhì)鋼板數(shù)控線切割機(jī)加工，其精度高，調(diào)試容易，溫度 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 38 頁(yè) 特性好，但內(nèi)表面的光潔度稍差。 圖 5 2GHz五腔濾波器結(jié)構(gòu)圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 9 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 6 2GHz五腔濾波器電氣曲線 矩形波導(dǎo)濾波器 從矩形空腔 10H 膜諧振單元的體積和加工精度來(lái)說(shuō)，這種形式的濾波器從 X波段直到 Ku波段都可得到較滿意的效果。傳統(tǒng)的同軸腔濾波器的結(jié)構(gòu)一般是用標(biāo)準(zhǔn)矩形波導(dǎo)型材為 基礎(chǔ)，用銀焊耦合片及內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成。入、出耦臺(tái)采用 “ 抽頭 ” 耦合。它的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是諧振桿采用截面方形，終端采用集中參數(shù)的 “ 平板電容 ” 調(diào)諧。 圖 1 900MHz七腔濾波器的典型結(jié)構(gòu)圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 6 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 2 900MHz 七腔濾波囂電氣曲線囤 濾渡器盒體用鋁材加工，內(nèi)導(dǎo)體用黃銅，螺釘用鋼；或者內(nèi)導(dǎo)體和螺釘同時(shí)采用 045 優(yōu)質(zhì)鋼棒加工。為滿足這些要求，濾波器的頻率特性曲線通常是貝塞爾型或高斯型。梳狀濾波器最重要的應(yīng)用是取出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（如衛(wèi)星、飛機(jī)和導(dǎo)彈等）的多普勒頻率漂移數(shù)據(jù)。要求這種濾波器對(duì)需要的電信號(hào)呈現(xiàn)很低的介入損耗，而對(duì)于不需要的電信號(hào)呈現(xiàn)很高的衰減。 ⑵高通濾波器 它能通過(guò)某一個(gè)確定的截止頻率以上的一個(gè)頻帶的能量，并抑制這個(gè)頻率以下的能量通過(guò)。網(wǎng)絡(luò)的特性可由網(wǎng)絡(luò)函數(shù)來(lái)表示，而網(wǎng)絡(luò)函數(shù)又根據(jù)網(wǎng)絡(luò)特性的不同，可用波德瓦爾茲、切比雪夫、高斯、貝塞爾等數(shù)學(xué)多項(xiàng)式來(lái)近似表示。在此其間 ,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD)工具 , 如電磁全波 (EM) 模擬器已經(jīng)被徹底改革為有著先進(jìn)的過(guò)濾特性的許多新穎的微波傳輸帶濾波器已經(jīng)被示范。然而，我們只能設(shè)計(jì)出一種接近理想濾波特性的濾波器。理想的濾波器應(yīng)該是這樣的一種二端口：在通帶范圍內(nèi)他能使微波信號(hào)完全傳輸，而在阻帶范圍內(nèi)它使微波信號(hào)完全不能傳輸。 新奇材料和制造技術(shù)的最新進(jìn)步 ,包括單片集成電路的微波集成電路 (MMIC), 微型機(jī)電系統(tǒng) (MEMS),顯微機(jī)械加工 ，高溫超導(dǎo)體 (HTS) 和低溫制窯 (LTCC),刺激著新微波傳輸帶和其他的濾波器的高速發(fā)展。亦即運(yùn)用連分式展開(kāi)和部分分式展開(kāi)的方法，這就是 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 3 頁(yè) 共 38 頁(yè) 現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)綜合技術(shù)。 3 濾波器的分類 濾波器的分類，按頻段可以分為音頻、射頻和微波濾波器；按基本元件的電路結(jié)構(gòu)可分為梯形濾波器和格形濾波器；按所有元件的特點(diǎn)可以分為 LC、 RC 濾波器、具有分布元件的濾波器和具有電機(jī)械元件的濾波器；按網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有無(wú)能源又可分為有源和無(wú)源濾波器；大多數(shù)還是按在電子設(shè)備中的頻率鑒別特點(diǎn)分為低通、高通、帶通、帶阻和全通五種濾波器，其定義如下： ⑴ 低通濾波器 它能通過(guò)從零頻率到某一確定的截止頻率的一個(gè)頻帶的能量，并抑制超過(guò)這個(gè)頻率范圍的所有能量通過(guò)。它能將需要與不需要的電信號(hào)分開(kāi)。 ⑷梳狀濾波器 當(dāng)信號(hào)在一個(gè)周期脈沖系列表示時(shí)，其最佳濾波器可為一個(gè)由窄帶濾波器鏈組成的梳狀濾波器，它通過(guò)不連續(xù)的頻率成分，并區(qū)分出噪音（噪音通常具有連續(xù)的頻譜）。在這種情況下的主要要求是在脈沖信號(hào)下工作的濾波器，應(yīng)當(dāng)既具有選擇性又具有減小超調(diào)量和瞬時(shí)擾動(dòng)的能力。圖 1是七腔濾波器的典型結(jié)構(gòu)，圖 2是它的典型電氣曲線。當(dāng)通頻帶帶寬在 2％以上，且工作頻率不高于 3GHz時(shí)．這種結(jié)構(gòu)形式是極理想的選擇。調(diào)諧端增加調(diào)諧螺釘，可降低加工精度和提高響 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 7 頁(yè) 共 38 頁(yè) 應(yīng)曲線的質(zhì)量。因此，腔體濾波器是最理想的方案。腔體的排列和級(jí)數(shù)可以方便地改變和增減。腔體材料可用鋁扳材普通加工，優(yōu)點(diǎn)是加工容易、成本低，內(nèi)表面的光潔度好；其缺點(diǎn)是溫度特性稍差。而由這種等效電路所推導(dǎo)出的濾波器的通帶寬度公式也只適用于小尺寸孔的耦合，對(duì)于大尺寸矩 形孔，關(guān)于孔面上場(chǎng)分布對(duì)濾波器通帶寬度的影響，在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上給出了修正公式。 高溫超導(dǎo)材料具有極高的無(wú)載 Q值和理想的微波特，用這種材料制成的器件微波性能很好，具有很低的插入損耗及帶內(nèi)衰減，并且有非常陡的平移特性，這樣可以充分利用信號(hào)頻帶，增加互不干擾的信道數(shù)量，并能避免信號(hào)傳輸失真。工作于低頻段的無(wú)源濾波器可以采用分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)工作頻率超過(guò) GHz時(shí)，由于工作波長(zhǎng)與濾波器元件的物理尺寸可相比擬，若仍采用分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，就會(huì)因?yàn)榇嬖诙喾矫娴膿p耗而使電路性能嚴(yán)重惡化，所以此時(shí)的濾波器必須采用分布參數(shù)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因其阻帶內(nèi)插入衰減上升快。通帶內(nèi)的衰減 通L 是由設(shè)計(jì)者自己根據(jù)要求選定的。兩個(gè)側(cè)壁間的距離 L取λ。 設(shè)計(jì)時(shí)主要的任務(wù)是根據(jù)對(duì)濾波器的要求，計(jì)算出各個(gè)指的寬度 Wk，以及指間距離 Sk,k+1。 n : 濾波器低頻等效梯形網(wǎng)絡(luò)中元件的數(shù)目。 ⑵ 利用各個(gè)指之間的互電容 ?1, ?KKC 求“指間距” Sk,k+1： Sk,k+1 可由 ?1, ?KKC 的值，按附錄圖 9 上 ?/C? —— bS KK /1?， 的曲線查得。若有介質(zhì)時(shí)，為該介質(zhì)中之波長(zhǎng)。在 15007000Mc 內(nèi)，駐波約為 。 8 指定濾波器的設(shè)計(jì) 欲設(shè)計(jì) S波段帶通濾波器，技術(shù)指標(biāo)如下： 中心頻率 Gcf ? 通帶 0f ? 10Mc 通帶內(nèi)衰減的最大值 ? 1db 欲阻止的頻率： 0f ? 40Mc 對(duì)欲阻止的頻率 的衰減 ? 30db 確定 n 及 , 10 gg ?? 1?ng ： 因： Gcf ? 0 0 8 4 0 020 ??W 欲阻止頻率的相對(duì)頻率 阻? 為： 2 4 0 0400 0 8 22 0 0 ??????????? ??? w wwW阻 當(dāng) 阻? = 時(shí)，對(duì)切比雪夫?yàn)V波器 ,由附錄圖 11 得 若?。? 通L =， n=3， dbL 32?阻 由附錄圖表 12 可得 1,0 3 1 ,1 4 7 ,0 3 1 ,1 43210 ????? ggggg 計(jì)算濾波器通帶內(nèi)的有功損耗，看是否超過(guò)允許值 公式為： ? ????????? ?????012ltbtbQu? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 23 頁(yè) 共 38 頁(yè) 式中： ? ：趨膚深度（赫）f?? （米） （對(duì)銅而言） b:板線接地板距離， t:板線內(nèi)導(dǎo)體的厚度， 0l :半波長(zhǎng)。 Sons, Inc. 20xx 14 廖承恩 , 微波技術(shù)基礎(chǔ) , 西安電子科技大學(xué)出版社 , 20xx. 15 謝處方等 , 電磁場(chǎng)與電磁波 ,高等教育出版社 , (第二版 ) 1998 16 “交叉指狀帶通濾波器” IRE on MTT ， 1962， 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 28 頁(yè) 共 38 頁(yè) 附 錄 圖 1 通帶內(nèi)起伏為