【正文】 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(shū)（論文） 第 28 頁(yè) 共 38 頁(yè) 附 錄 圖 1 通帶內(nèi)起伏為 0。在 15007000Mc 內(nèi)，駐波約為 。 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。 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。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。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)。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。腔體的排列和級(jí)數(shù)可以方便地改變和增減。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(shū)（論文） 第 7 頁(yè) 共 38 頁(yè) 應(yīng)曲線的質(zhì)量。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。 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）。 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)。 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。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。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。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。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。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。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。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(shū)（論文） 第 10 頁(yè) 共 38 頁(yè) 特性好，但內(nèi)表面的光潔度稍差。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。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。 /4（λ。 1g ：濾波器低頻 等效梯形網(wǎng)絡(luò)中元件的數(shù)值。 指長(zhǎng) l 濾波器中各指（ 1， 2，?? n）的長(zhǎng)度均為 l，它可由實(shí)驗(yàn)方法最后確定，因?yàn)? ldlfdf // 00 ?? 故 ldlfdf /00 ?? l可先取得比 4/0? 稍短一、二個(gè)毫米，然后用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出濾波器通帶位置，并利用上式，只需一，兩次實(shí)驗(yàn)，即可以找到合適的 l，使濾波器通帶位于預(yù)定的位置上。 決定取 b=16， t=(毫米 ) 當(dāng) f=， ? = 66 0 ???? m ?? 則板線諧振器的無(wú)載 Q植 UQ 為： 3 94 4 3??????? ?????????uQ 則通帶內(nèi)的有功損耗為： ? ? dbL 3 1 4 7 3 1 9 4 40 0 8 ???????有功 故濾波器通帶內(nèi)插入衰減的最大值 =+=,滿足使用要求。 10db 的切比雪夫式濾波器特性 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 38 頁(yè) 共 38 頁(yè) 圖 12 切比雪夫?yàn)V波器低頻等效梯形網(wǎng)絡(luò)中的各元件數(shù)值表 。即 1L ? b 此時(shí)兩端蓋板對(duì)濾波器性能的影響可以忽略不計(jì)。如果任何一個(gè)求出的 ? ?btbW K /?? ，則 KW 之值應(yīng)修正為 ?KW 值， 修正值： ? ?? ? // BWbtbW KK ???? 側(cè)壁間距離 L L= 4/0? ， 0? 為濾波器通帶中心頻率對(duì)應(yīng)之波長(zhǎng)。 計(jì)算濾波器通帶內(nèi)的有功損耗，看是否超過(guò)允許值 濾波器通帶中心頻率處的有功損耗為： 有功L = ?????niu gQW 1 1 （ db） 式中 W = 2 12 ww? uQ ：為每個(gè)諧振腔的無(wú)載 Q 值 uQ 。 金屬條 —— 簡(jiǎn)稱“指” —— 的厚度均為 t，而板線上、下蓋板之間的距離為 b。 一般情況下均取切比雪夫式。 高溫超導(dǎo)微波帶通濾波器 微波帶通濾波器是一種應(yīng)用很廣泛的微波器，以往使用的常溫導(dǎo)體微波器件體積大、成本高，噪聲隨頻率升高很快，這對(duì)衛(wèi)星通訊等多級(jí)放大的遠(yuǎn)距離通信來(lái)說(shuō)影響比較大，熱噪聲會(huì)引起信號(hào)畸變，經(jīng)多級(jí)放大和遠(yuǎn)距離通信后，失真加 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 12 頁(yè) 共 38 頁(yè) 重，信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性下降，影響接收效果。圖 7和圖 8分別是 8G赫茲頻段濾渡器的典型結(jié) 構(gòu)圖和電氣曲線圖。另外輸入、輸出 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 8 頁(yè) 共 38 頁(yè) 耦合也必須可調(diào)以使各頻點(diǎn)的回波損耗最佳。 梳狀濾波器 梳狀濾波器是另一類應(yīng)用廣泛的傳統(tǒng)帶通型式。為了改善對(duì)目標(biāo)的操縱和探測(cè)能力，需要一些特殊性能的設(shè)備，而窄帶濾波器是關(guān)鍵的器 件。 ⑴預(yù)選濾波器 在所有高靈敏度的接收機(jī)的輸入端，都需要預(yù)選濾波器。于是在 1924～ 1941 年間，法斯特爾、達(dá)林頓、考爾、比羅基和柯色等人，先后又解決了已知的系統(tǒng)阻 抗函數(shù)和其他轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法。從低通原型開(kāi)始．經(jīng)頻率變換導(dǎo)出各種電路網(wǎng)絡(luò)，然后再用微波結(jié) 構(gòu)實(shí)現(xiàn)之。 本文簡(jiǎn)單介紹了一下濾波器的分類和一些新結(jié)構(gòu)濾 波器，著重介紹了最簡(jiǎn)單的帶通濾波器的設(shè)計(jì) —— 板線交叉指狀帶通濾波器的設(shè)計(jì)。 ⑶帶通濾波器 它能通過(guò)某一個(gè)較低截止頻率到某一個(gè)較高截止頻率范圍內(nèi)的波的能量，而抑制此兩個(gè)頻率范圍之外的所有能量的通過(guò)。進(jìn)入的 信號(hào)將激勵(lì)這些濾波器中的一個(gè)，并僅僅在那條通道上建立起輸出。各加工件表面均電鍍銀。改變耦合點(diǎn)的位置可使回波損耗曲線最佳。但傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不論是由電感銷釘還是電感膜片構(gòu)成的濾波器中，均有如下問(wèn)題：其一是必須選標(biāo)準(zhǔn)的矩形波導(dǎo)管，這樣就使濾波器的結(jié)構(gòu)死板，并且兩端的聯(lián)連必須用法蘭，若直接與同軸波導(dǎo)轉(zhuǎn)換一體加工，則不能分別調(diào)試；其二是諧振單元本身，由于邊長(zhǎng)和高度是固定的，不能得到最佳 Q值；其三是加工工藝使腔壁 變形和內(nèi)壁污染造成不希望的損耗。 變?nèi)莨茈娬{(diào)諧微波帶通濾波器 微波濾波器是隨著微波技術(shù)的發(fā)展而應(yīng)用日益廣泛，它工作于高頻段，具有與一般濾披器不同的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。多層陶瓷微波濾波器由于具有體積小、重量輕和性能好等諸多優(yōu)勢(shì)，在通信系統(tǒng)、家電系統(tǒng)等領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的重視。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 14 頁(yè) 共 38 頁(yè) 7 板線交叉指狀帶通濾波器的設(shè)計(jì) 7． 1 板線交叉指狀帶通濾波器的設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單原理 板線交叉指狀帶通濾波器的的結(jié)構(gòu)如圖 9 所示。 。 圖中移動(dòng)參量為 t/b， ?/C? = ?/1, ?KKC 。此種過(guò)度在 411Gc 內(nèi)，駐波約為 。 01db 的切比雪夫式濾波器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第