現(xiàn)代微波濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)讀書筆記(編輯修改稿)
2025-07-26 15:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 振器的電抗斜率參數(shù)的定義是：式子中X是電路輸入阻抗的電抗。用于并聯(lián)諧振器的電納斜率參數(shù)是式子中B是電路輸入導(dǎo)納的電納。 電抗和電納斜率參數(shù)是聯(lián)系傳輸線諧振器與集總參數(shù)等效電路的簡(jiǎn)便方法。 平行耦合線間的自然耦合，常常用來設(shè)計(jì)微波濾波器和定向耦合器。波導(dǎo)是由空心的導(dǎo)體管構(gòu)成，它能傳輸電磁能，也是微波濾波器的一種常用元件。波導(dǎo)中可能傳輸?shù)碾姶挪ㄓ袩o限個(gè)模式：一種叫“橫電波”（簡(jiǎn)稱“TE”模）；另一種叫“橫磁?！保ê?jiǎn)稱“TM”模）。通常在設(shè)計(jì)波導(dǎo)尺寸時(shí)，必須使其在一定波段內(nèi)以主模單模傳輸能量。這時(shí)，它可用傳輸常數(shù)和特性阻抗的傳輸線來等效。波導(dǎo)的傳輸常數(shù)有唯一的定義，但其特性阻抗卻無唯一的定義，通常定義為波導(dǎo)的波阻抗（即波導(dǎo)中橫電場(chǎng)和橫磁場(chǎng)之比）乘以常數(shù)，次常數(shù)取決于特性阻抗所用的定義。在設(shè)計(jì)波導(dǎo)濾波器諧振器中，最有用的兩個(gè)特性是諧振頻率和無載Ｑ值。本節(jié)給出閉合矩形波導(dǎo)諧振器和圓波導(dǎo)諧振器的這些數(shù)值的曲線和公式。在諧振器開一個(gè)耦合小孔時(shí)，其諧振頻率及無載Ｑ值幾乎與未開孔的諧振器一樣。３. １２波導(dǎo)中的膜片和銷釘加載 在用波導(dǎo)構(gòu)成微波濾波器時(shí)，需要在其中實(shí)現(xiàn)集總電容或電感，為此，常用插入有限厚度的金屬膜片以改變其高度或?qū)挾鹊姆椒?，稱為“膜片加載”。－１所示為改變矩形波導(dǎo)高度的膜片，它等效于在該處并聯(lián)一集總電容，故稱為“電容膜片”，其值可由圖中曲線求得。圖３．１２－２為改變矩形波導(dǎo)寬度的膜片，它等效于在該處并聯(lián)一集總電感，故稱為“電感膜片”，圖中曲線是其電納值。還可用圓柱形銷釘對(duì)波導(dǎo)進(jìn)行電感加載，－３所示。類似于矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)也能用膜片加載的辦法來實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容或電感。３. １３波導(dǎo)中的小孔耦合在微波濾波器結(jié)構(gòu)中，常在波導(dǎo)壁上開孔或用帶孔薄膜片來構(gòu)成波導(dǎo)間或波導(dǎo)與諧振器間的耦合，這些耦合孔一般是很小的，可用小孔饒射理論來進(jìn)行分析和研究。第四章 微波低通和高通濾波器設(shè)計(jì)本章所討論的，就是用分布參數(shù)傳輸線來模擬集總元件，這種微波結(jié)構(gòu)可稱之為“半集總元件”或“準(zhǔn)集總元件”，而用它們組成的濾波器可稱之為“半集總元件微波濾波器”。本章所討論的濾波器適用于１００ＭＨｚ到１０ＫＭＨｚ波段。４. ２用微波結(jié)構(gòu)模擬集總元件眾所周知，在微波波段中，傳輸線應(yīng)看作分布參數(shù)電路，只有當(dāng)其長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，才可近似地看作集總參數(shù)元件。（１） 串聯(lián)電感和并聯(lián)電容的微波實(shí)現(xiàn)（２） 并聯(lián)電感的微波實(shí)現(xiàn)（３） 串聯(lián)電容的微波實(shí)現(xiàn)（４） 并聯(lián)的ＬＣ串聯(lián)諧振電路的微波實(shí)現(xiàn)（５） 并聯(lián)的ＬＣ并聯(lián)諧振電路的微波實(shí)現(xiàn)４. ３糖葫蘆式同軸線低通濾波器 －１是一種半集總元件同軸線低通濾波器，它是用高阻抗線來模擬串聯(lián)電感，用低阻抗線來模擬并聯(lián)電容，把若干高阻抗線和低阻抗線交替級(jí)聯(lián)起來，就構(gòu)成這種濾波器，其狀頗似糖葫蘆。它和梯形LC低通原型等效。這種濾波器制造簡(jiǎn)單，性能良好。采用帶狀線也可以構(gòu)成上節(jié)所述的高、低阻抗線結(jié)構(gòu)的微波低通濾波器，其中心導(dǎo)帶可以是矩形桿或圓桿的空氣帶狀線，也可以是微帶式印刷電路結(jié)構(gòu)。，圖的中間部分是利用銅箔制成的中心導(dǎo)帶，它是在銅介質(zhì)基板上光刻而成。微帶結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但損耗有點(diǎn)大。，它是用來模擬橢圓函數(shù)低通原型的。串聯(lián)電感用高阻抗線來實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)電容用低阻抗線來實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)支路的串聯(lián)諧振電路用短截線來實(shí)現(xiàn)。這種濾波器也易于制造，而且有很高的截止率。但因其精確設(shè)計(jì)較難，故應(yīng)用不如上述濾波器那樣廣泛。 半集總高通濾波器的設(shè)計(jì)步驟是：（1） 根據(jù)濾波器的通帶和阻帶衰減，選定低通原型。（2） 把低通原型元件的歸一值變換成集總元件高通濾波器的實(shí)際值。（3） 采用平板電容來實(shí)現(xiàn)集總元件高通濾波器的串聯(lián)電容，設(shè)計(jì)出它們的尺寸。（4） 采用并聯(lián)短路短截線來實(shí)現(xiàn)集總元件高通濾波器的并聯(lián)電感，設(shè)計(jì)出他們的尺寸。第5章 窄帶微波帶通濾波器設(shè)計(jì)本章先討論集總元件耦合諧振器帶通濾波器的一般設(shè)計(jì)公式，它是推到后面各種具體濾波器公式的基礎(chǔ)。其次討論如何讓用微波結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，然后討論幾種常用的窄帶微波濾波器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。 K、J變換器的微博實(shí)現(xiàn)及其等效電路（1）1/4波長(zhǎng)阻抗（或?qū)Ъ{）變換器 變換器的最簡(jiǎn)單形式之一就是1/4波長(zhǎng)傳輸線，因?yàn)檫@樣的傳輸線滿足阻抗變換器的基本定義，它的特性阻抗等于阻抗變換器的阻抗。同理，1/4波長(zhǎng)傳輸線也可以用作導(dǎo)納變換器，它的特性導(dǎo)納等于導(dǎo)納變換器的導(dǎo)納。（2） 并聯(lián)電抗耦合的阻抗變換器（3） 串聯(lián)電納耦合的導(dǎo)納變換器（4） 其它 用半波長(zhǎng)傳輸線作為并聯(lián)諧振器，用端電容間隙作為耦合結(jié)構(gòu)的直接耦合半波長(zhǎng)濾波器。這種結(jié)構(gòu)由于中心導(dǎo)體是間斷的，所以需要介質(zhì)支撐，故損耗較大。 各1/4波長(zhǎng)諧振器的一端用阻抗變換器K（即起并聯(lián)電感作用的短路短截線）與相鄰的諧振器限耦合，而它的另一端用導(dǎo)納變換器J（即起串聯(lián)電容作用的電容間隙）與另一相鄰的諧振器相耦合。 用半波長(zhǎng)的波導(dǎo)段作為串聯(lián)諧振器，用電感膜片或銷釘形成的并聯(lián)電感作為諧振器間的耦合結(jié)構(gòu)，這種濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，制造容易，應(yīng)用較廣。 小孔膜片耦合波導(dǎo)諧振器濾波器，也是一種窄帶微波濾波器，也可以用耦合諧振器的設(shè)計(jì)理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1/4波
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