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腔体滤波器设计报告学生姓名：彭聪学号：201222040413单位：物理电子学院时间:2013年5月28日一、技术指标：频率范围：1710~1880MHz；带内插损：≤0.8dB带外抑制：@960MHZ>80dB@2200MHz>80dB带内波动：≤0.6dB端口阻抗：50ohm二、理论分析微波滤波器被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。
1、微波滤波器分类2、微波滤波器一些理论（1）Q 值与谐振微波滤波器是由谐振回路以某种方式排列再通过耦合结构把这些谐振回路组合在一起构成的。
不同的谐振回路，谐振频率的范围和Q 值差别很大。
因此，不同结构的滤波器适合不同的工作频率和带寛。
LC 滤波器、声表面波/体声波滤波器、螺旋滤波器、梳状滤波器的工作频率比较低。
介质滤波器、波导滤波器工作频率比较高。
谐振回路Q 值高、滤波器工作带寛可以做的比较窄。
（2）滤波器的性能指标a.频率范围21ωω−和带宽bw ：对于带通和带阻滤波器而言，也指衰减加大到某一确定值时的频率范围，如11121dB dB dB BW f f =−称为1dB 通带带宽或1dB 阻带带宽。
带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨率。
b.插入损耗：插入损耗即描述了通带内的功率损耗大小。
其表达式为：22110log10log L inP IL S P =−=−c.回波损耗（Reflection Loss 缩写RL ）：回波损耗是描述滤波器性能的一个敏感参数，同时回波损耗（RL ）、驻波系数（VSWR ）和反射系数（Γ）三个参数是相关的，通常用来表征滤波器反射特性。
回波损耗的公式定义以及三者之间的关系为：22110log10log(10log()1R in P VSWR RL P VSWR −=−=−=−Γ+d.带外抑制（Rejection 缩写RJ ）：在给定的频率下，带外信号的插入损耗大于最小带内信号的插入损耗的数值。
西安科技大学硕士学位论文腔体式带通滤波器的研究与设计姓名：***申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：***2011论文题目：腔体式带通滤波器的研究与设计专业：通信与信息系统硕士生：刘健（签名）指导老师：刘新良（签名）摘 要近年来，随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展，对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善都提出了很高的要求。
微波带通滤波器作为一种重要的微波元器件在近几年来也得到了大力的发展。
因此，对微波滤波器理论和设计方法的研究，已经引起了国内外器件工程师的极大兴趣。
本文以腔体式带通滤波器为研究的对象，采用综合法的经典公式与计算机仿真工具相结合的方法简化了设计过程，提高了设计和加工的准确性。
在整个研究的过程中，概括起来主要做了以下几个方面的工作：1. 从滤波器的网络设计理论入手，在耦合谐振腔带通滤波器的理论基础上，研究了从低通原型滤波器到耦合谐振腔可调带通滤波器的设计过程。
2. 针对腔体式带通滤波器的设计，研究分析了滤波器频率变化和滤波器性能参数之间的关系，得出实际设计时所需参数和滤波器结构的设计公式。
3. 依据设计指标，明确采用切比雪夫函数带通滤波器，并利用HFSS仿真软件对几何尺寸参数的初值进行了仿真、优化，以得到滤波器几何尺寸参数的终值，使其能够满足最初的设计指标要求，最终的仿真结果说明了这种方法的可行性和实用性。
关键词：带通滤波器；微波滤波器；同轴腔；切比雪夫滤波器；HFSS研究类型：应用研究Subject : The Cavity Asana Band-pass Filter Research and Design Specialty ：Communication and Information SystemName ： Liu Jian (Signature)Instructor：Liu Xin-liang (Signature)ABSTRACTWith the rapid development of the mobile communication industry，the electronic countermeasure and the technologies of navigation in recent years，the demand of new microwave components and the requirement of improving the quality of the existing microwave components are very high．Therefore the Microwave Band-pass filter, as an important microwave component, is well developed in recent years. Domestic and foreign engineers are very interested in the research of Microwave filters theory and practical design for the microwave filters．This paper chooses cavity asana band-pass filter as research object, combining the method of the synthetic classic formula with computer simulation tools to study, therefore simplifies the design process, and improve the accuracy of designing and machining. In the process. The study mainly includes several aspects:1.Starting from the network design theory of filter, based on coupling resonatorband-pass filter theory, this paper studies the design process developed from Low-pass prototype filter to Coupling resonance cavity adjustable band-pass filter.2. To design cavity band-pass filter, this paper researches and analyzes the relationshipbetween filter frequency variation and filter performance parameters. As a result, it finds out the designing formula.3. According to the design index, this research makes use of Chebyshev functionband-pass filter, and uses HFSS simulation software to simulate and optimize the initial geometric parameters to get the final value of geometric parameters of filter, so it can meet its original design requirements. The final simulation results demonstrate the feasibility and practicability of this method.Key words：Band-pass filter Microwave filter Coaxial-cavity Chebyshev HFSS Thesis ： Application Research1 绪论1 绪论1.1 滤波器概述当前，无线通信技术高速发展，业务范围不断扩大，人们对无线产品的需求迅速增长。
本科生毕业论文设计题目： 3.4GHz 梳状线腔体滤波器的设计系 部 学科门类 工 学 专 业 电子信息工程 学 号姓 名指导教师年 月 日装 订 线3.4GHz梳状线腔体滤波器的设计摘要在当今通信领域中，微波滤波器在通信设备中占有重要的地位，在微波毫米波通信、卫星通信、雷达、导航、制导、电子对抗、测试仪表等系统中，有着广泛的应用。
梳状线滤波器具有小体积、高Q值、高功率容量等优点，是微波滤波器中常见的腔体形式，工程实用性较强，广泛应用于通信及其它领域。
本文从滤波器的工作原理出发，分析了梳状线带通滤波器的结构特征，并利用软件Ansoft HFSS进行仿真，最后基于仿真结果制作出实物并进行了调试，使其最终达到预期的指标。
关键词：梳状线滤波器仿真调试ABSTRACTIn the field of current communication, Comb-line filters occupies an important position in communication equipment. Microwave filters has a wide range of applications in microwave communication, millimeter wave communication, satellite communication, radar, navigation, guidance, electronic against, testing instruments system. Comb-line filters have small size, high Q value, high power capacity etc, and is common in microwave filters of the recessed forms, therefore it widely used in communications and other fields . Based on the theory of filters, the structure characters of comb-line band-pass filter have been analyzed and the typical parameters have been calculated. Then the filter is simulated with software Ansoft HFSS. At last, I have manufactured a practicality based on the results of simulation and debugged it for the purpose of achieving anticipative targets.Key words：Comb-line Filter Simulation Debug目录一绪论 (1)1.1 课题来源与意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 课题的研究内容、方法及手段 (1)二梳状线滤波器的综合介绍 (3)2.1 梳状线滤波器的特点 (3)2.2 梳状线滤波器的结构 (3)2.3 梳状线滤波器的工作原理 (3)三梳状线滤波器的设计 (4)3.1 梳状线滤波器设计思路 (4)3.2 梳状线滤波器的技术指标 (4)3.3 梳状线滤波器的归一化原型 (4)3.4 频率变换 (5)3.5 相关的理论计算过程 (5)四运用Ansoft HFSS进行仿真设计 (7)4.1 单腔模型及仿真结果 (7)4.2 双腔模型及仿真结果 (8)五梳状线滤波器的实物制作与测试 (11)六总结与结论 (12)参考文献 (13)一绪论1.1 课题来源与意义本课题来源于科研生产。
腔体滤波器的设计中耦合窗口的计算马军昌魏文珍（西安富士达科技股份有限公司，西安710077）Designing Of Cavum Filter(二)Ma junchang Wei wenzhen(XI,AN FORSTAR S&T CO.,LTD,XI,AN710077)摘要：根据螺旋滤波器耦合窗口，通过螺旋线与谐振杆转换，得出腔体耦合窗口的计算，与实例有很好的吻合。
关键词：同轴腔体滤波器耦合窗口，面积等效Abstract: according to the spiral bandpass coupling window, through spirals and resonant stem conversion, draw recessed coupled with examples of calculation, window has very good agreement. Keywords: coaxial recessed filter coupling window, an area of equivalent 1 引言腔体滤波器谐振腔之间的耦合窗口问题比较复杂，用数学分析的方法来解决比较困难，尤其耦合窗口的高度与耦合系数之间的关系，目前还没有准确的数学分析和计算。
现在可以借鉴的技术只有螺旋谐振器的耦合系数与窗口高度之间一个关系曲线。
如果将其通过等效转换，将螺旋线等效为腔体滤波器的谐振杆，那么问题将会得到解决。
为了更好的说明这个问题，在推导完成之后，再通过一个例题去验证它。
2 同轴腔体之间的耦合2.1 耦合窗口高度和耦合系数之间的关系螺旋滤波器的窗口h的定义图（右）通过实验的方法得到如下的关系曲线：上图中：K—耦合系数；h—窗口高度；d—螺旋线直径上图曲线可以简化为下列公式：（1）上式中的K—耦合系数、是按预畸设计法得到的。
所谓预畸设计法：为了在元件有耗的情况下准确地实现各类响应，须把元件的损耗预先考虑进去，然后进行综合得出有耗时的设计参数来。
设计应用77 器有N 个谐振腔，谐振器的归一化耦合矩阵可以表示为：S1111111100SN SL S N L SN N NN NL SLLNL m m m m m m m M m m m m m m m=（1）式中，m ij （i ≠j ）表示不同谐振器之间的耦合强度，m ij ＞0表示电耦合，m ij ＜0表示磁耦合；m ij （i =1,2,…,n ）表示第i 个谐振器的谐振频率与中心频率之间的差异情况。
针对广义切比雪夫滤波器，其传输零点、反射零点以及传输奇点、反射奇点均可通过求解留数的思想进行获取。
利用传输多项式以及反射多项式推导导纳矩阵，进一步可以利用导纳矩阵推导出初始的耦合矩阵，最后对式（1）进行化简计算。
设计过程中，可编写相应的设计程序或通过软件辅助工具完成耦合矩阵的提取工作[4]。
对于腔体滤波器来说，基本单位为单腔谐振器，谐振器之间的耦合形式主要有直接耦合、空间耦合、探针耦合、膜片耦合以及耦合环耦合等，本设计谐振器之间的耦合采用空间耦合结构。
整体滤波器采用易于实现且便于调试的梳状滤波器结构，由数个横电磁模谐振器通过平行耦合构成[5]。
各谐振器的底端与金属壳体连接，均为短路状态，顶端经过集总 电容接地。
2 谐振器设计依据滤波器的指标首先确定滤波器的阶数、传输函数，其次综合得出滤波器的耦合矩阵，同时根据滤波器的尺寸要求、插入损耗及功率容量来选取滤波器的结构形式，最后通过综合设计及仿真优化来确定滤波器的具体尺寸结构。
以P 波段滤波器的设计为例，其技术指标要求中心频率f 0为570 MHz 、带宽为60 MHz 、插入损耗小于0.4 dB 、通带回损耗大于20 dB 、带外抑制大于20 dB 、2次谐波和3次谐波抑制大于60 dB 、峰值功率大于400 W 。
2.1 耦合矩阵的提取采用三维电磁仿真软件CST filter Designer 3D （版本号为2021 R 1）进行辅助设计，以提取滤波器的耦合矩阵。
腔体滤波器1、研究背景及意义近些年来随着毫米波、微波技术的迅速发展，无线通信得到了空前的发展，微波频带出现了相对拥挤的状况。
所以，能够选频的微波滤波器越来越受到研究者的重视。
而微波滤波器作为一种频率选择装置，是现代毫米波、微波通信系统中一个非常重要的组成部分，是微波、毫米波系统中不可缺少的器件之一，其性能的优劣可以影响到整个系统的质量。
微波滤波器是无线通讯系统的重要组成部分，可以用于过滤或分离不同频率信号的一种元器件；其主要功能是只让需要的信号通过，抑制不需要的信号，使其不能通过滤波器。
从而有效地解决了当前急剧发展的无线通信信号所带来的有限频谱资源不足和紧缺的问题。
对于这些滤波器我们的要求也越来越苛刻。
差损小、功率大、体积小、重量轻等，另外在实际应用中，滤波器的生产周期也变得非常短，这就需要设计人员迅速而精确的设计出相应的滤波器。
滤波器种类很多，不同的场景和频段使用的滤波器不同。
腔体滤波器就是众多滤波器的一种。
它具有性能稳定、Q值高、功率大等特点，往往是同类型中最优秀的，所以具有非常高的研究价值。
滤波器设计的方法很多，可以概括如下：分布参数法影像参数法集总参数法网络综合法分析参数法，是根据插入相移函数和插入衰减函数，再应用波导或传输线理论，从而就可以得到微波滤波器的元件结构。
但我们使用最多的还是集总参数法，其中，影像参数法是以影像参数为基础，通过微波结构来模拟等效电路中的各个元件；网络综合法是以相移和衰减函数为基础，利用网络综合理论，先得出集总元件低通原型电路，再将集总元件原型电路中的各元件用微波结构来实现。
现在主要采用网络综合法，使滤波器的设计流程得到了简化。
随着计算机技术的发展，我们也可以通过电磁仿真软件进行仿真。
电磁仿真软件使设计滤波器的网络综合法得到不断的改进，这也极大的促进了滤波器设计技术的发展。
2、腔体滤波器的发展历史1901年，马可尼使用800kHz中波信号进行了横跨大西洋的无线电报试验，开创了人类通信的新纪元。
