微波滤波器相关介绍及学习设计所需书目
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毕业设计(论文)任务书题目:大功率双模微波滤波器的仿真设计系名信息工程系专业电子信息工程学号学生姓名指导教师种楠楠职称助教年月日一、原始依据(包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。
)工作基础:在全球无线通讯市场成长发展的趋势下,人们对各种无线通讯工具的要求越来越高,功率辐射小、作用距离远、覆盖范围大已成为各运营商乃至无线通讯设备制造商的普遍要求。
这就对无线通讯系统中的器件提出了更高的要求。
微波滤波器具有低插入损耗、边带陡峭度高、体积和重量小等优点,能够满足通信、航天航空、军事等领域的高速发展的需求,因此通过高效的设计方法开发出符合现代要求的GHz以上的微波滤波器具有十分重要的现实意义。
应用环境:本设计依据微波原理和电磁场与电磁波理论,设计一款能达到10W以上的L波段大功率滤波器。
学生完成对理论基础的熟悉和掌握后,通过在Genesys、ADS、Sonnet中仿真优化,设计符合要求的滤波器。
工作目的:本课题的主要任务是利用现有资源,设计仿真功率更高、选择性更好的滤波器。
二、参考文献[1] 张裕恒等.超导物理(第三版).合肥:中国科学技术大学出版社,2009[2] David M. Pozar[著],张肇仪,周乐柱,吴德明等[译].微波工程(第三版)[M]. 北京:电子工业出版社.2006.3[3] M. Nisenoff and W. J. Meyers, ‘On-orbit status of the high temperaturesuperconductivity space experiment’, IEEE Trans. Appl. Supercond., 2001, Vol. 11, No. 1, pp. 799-805.[4]M. Nisenoff, J. C. Ritter, G. Price, et al. ‘The high temperature superconductivityspace experiment: HTSSE I-components and HTSSE II subsystems and advanced devices’, IEEE Trans. Appl. Supercond., 1993, Vol. 3, pp. 2885-2890.[5] T. G. Kawecki, G. A. Golba, G. E. Price, V. S. Rose and W. J. Meyers, ‘The hightemperature superconductivity space experiment (HTSSE-II) design’, IEEE Trans.Microwave Theory Tech., 1996, Vol. 44, No. 7, pp. 1198-1212.[6] 黄席椿,高顺泉.滤波器综合法设计原理.北京:人民邮电出版社.1978.74[7] J.S. Hong,M.J. Lancaster.Microstrip Filters for RF/Microwave Applications.NewYork:Wiley,2001.384[8]Richard J. Cameron. ‘General Coupling Matrix Synthesis Methods for ChebyshevFiltering Fu nctions’. IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,1999, Vol.17,pp.433-442 [9] Richard J. Cameron. ‘Advanced Coupling Matrix Synthesis Techniques for MicrowaveFilters’. IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,2003, Vol.51,pp.1-10[10]R.Levy,’Direct synthesis of cascaded quadruplet(CQ) filter ‘, IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1995,vol.43,no.12,pp.2940-2945[11]H.C.Bell,’Canonical asymmetric coupled-resonator filters’, IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,1982, vol.30,no.9,pp.1335-1340[12]Stefano Tamiazzo,Giuseppe M acchiarella.’An Analytical Technique for theSynthesis of Cascaded N-Tuplets Cross-Coupled Resonators Microwave Filters Using Matrix Rptations’ .IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,2005,vol.53,no.5,pp.1693-1698.[13] W. A. Atia, K. A. Zaki, A. E. Atia. Synthesis of general topology multiple coupledresonator filters by optimization. IEEE Microwave Theory Tech. Dig,1998, 821~824 [14]A. B. Jayyousi, M. J. Lancaster. A Gradient-Based Optimization Technique EmployingDeterminants for the Synthesis of Microwave Coupled Filters. IEEE Microwave Theory Tech. Dig, 2004, 1369~1372[15]Smain Amari. Synthesis of Cross-coupled Resonator Filters Using an Analyticalradient Based Optimization Technique. IEEE Trans. Microwave Theory and Tech. ,2000 ,48 (9):1559~1564[16]左涛. ‘高温超导滤波器研究’.[博士学位论文]. 天津:南开大学,2008.[17]夏侯海.‘面向微波系统应用的高温超导器件研究’。
滤波器(Filter )(一)滤波器之种类以信号被滤掉的频率范围来区分,可分为「低通」(Lowpass)、「高通」(Highpass)、「带通」(Bandpass)及「带阻」(Bandstop)四种。
若以滤波器原型之频率响应来分,则常见有「巴特沃斯型」(Butter-worth)、「切比雪夫I型」(Tchebeshev Type-I)、「切比雪夫II型」(Tchebyshev Type-II)及「椭圆型」(Elliptic)等几类。
若以使用组件型态来分,则可分为「主动型」(Active)及「被动型」(Passive)两类。
其中「被动型」又可分为「L-C型」(L-C Lumped)及「传输线型」(Transmission line)。
而「传输线型」以其结构不同又可分为「平行耦合型」(Parallel Coupled)、「交叉指型」(Interdigital)、「梳型」(Combline)及「发针型」(Hairpin-line)等不同型态。
这里以较为常使用的「巴特沃斯型」(Butterworth)、「柴比雪夫I 型」(Tchebeshev Type-I)为例,说明其设计方法。
(二)「低通滤波器」设计方法(A) 「巴特沃斯型」(Butterworth Lowpass Filter )步骤一:决定规格。
电路特性阻抗(Impedance ): Zo (ohm) 通带截止频率(Cutoff Frequency ): fc (Hz) 阻带起始频率(Stopband Frequency ): fx (Hz)通带衰减量(Maximum Attenuation at cutoff frequency ): Ap (dB) 阻带衰减量(Minimum Attenuation at stopband frequency ):Ax(dB)步骤二:计算组件级数(Order of elements ,N )。
⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⋅≥c x Ap Ax f f N log 110110log 5.010/10/ , N 取最接近的整数。
以下是一些关于过滤方面的书籍推荐:
1. 《过滤波器设计手册》(作者:C. W. F. Stark)
这本书是关于电子过滤器设计的经典参考书,涵盖了各种类型的滤波器设计方法和技术。
2. 《数字滤波器设计》(作者:E. A. Lee, D. G. Messerschmitt)
这本书介绍了数字滤波器的基本原理和设计方法,包括有限脉冲响应(FIR)滤波器和无限脉冲响应(IIR)滤波器。
3. 《信号处理滤波器设计与实现》(作者:Fred J. Taylor)
这本书详细介绍了信号处理中的滤波器设计和实现方法,包括滤波器设计的基本原理、滤波器类型和性能评估等内容。
4. 《滤波器设计与应用》(作者:E. B. Williams)
这本书介绍了滤波器设计的基本概念和方法,包括模拟滤波器和数字滤波器的设计原理和实现技术。
5. 《滤波器设计手册》(作者:Arthur B. Williams)
这本书是一本实用的滤波器设计指南,提供了大量的滤波器设计示例和实用技巧,适合初学者和专业人士阅读。
这些书籍涵盖了滤波器设计的基本原理、方法和实现技术,适合对滤波器设计感兴趣的读者阅读。
读者可以根据自己的需求和背景选择适合自己的书籍进行学习。
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射频学习参考书微波振荡器设计经典英文原版书籍五本1. RF and Microwave Oscillator DesignMichal Odyniec, Artech House, Inc. 20022. Oscillator Design and Computer SimulationRandall W. Rhea, Noble Publishing Corporation, 19953. Crystal Oscillator Circuits, Revised EditionRobert J. Matthys, Krieger Publishing Company, 19924. Crystal Oscillator Design and Temperature CompensationMarvin E. Frerking, Litton Educational Publishing, 19785. Fundamentals of RF Circuit Design with Low Noise OscillatorsJeremy Everard, John Wiley & Sons Ltd, 2001经典中文书籍三本1. 《微波振荡源》陈为怀、李玉梅著,2. 《微波固态振荡原理》潘儒沧、刁育才著,3. 《介质谐振器微波电路》4. 《S参数设计放大器和振荡器》设计实例和设计讲义1. 使用ADS设计VCO讲义2. VCO Design using Ansoft Designer3. Oscillator Basics and Low-Noise Techniques for Microwave Oscillators and VCOs4. Oscillator Phase Noise: A Tutorial5. 东南大学振荡器讲义6. 高頻振盪器之簡介滤波器设计经典中文书籍三本:1. 《微带电路》,清华大学《微带电路》编写组,人民邮电出版社,19792. 《现代微波滤波器的结构与设计》上册,甘本袚、吴万春著,科学出版社,19733. 《现代微波滤波器的结构与设计》下册,甘本袚、吴万春著,科学出版社,1973经典英文原版书籍三本:1. HF Filter Design and Computer SimulationRandall W. Rhea, Noble Publishing Corporation, 19942. Microstrip Filters for RF/Microwave ApplicationsJia-Sheng Hong, M. J. Lancaster, John Wiley & Sons Inc. 20013. Microwave Filters, Impedance Matching networks and Coupling StructuresGeorge L. Matthaei, Leo Young, E. M. T. Jones, Artech House, INC. 1980设计实例:1. ADS2003C关于微波滤波器设计和制作实例(中文56页)2. Ansoft Designer 关于微波滤波器设计和制作实例(英文43页)3. 微带抽头线发夹型滤波器设计4. Practical T echniques for Designing Microstrip Tapped Hairpin Filters on FR4 Laminates5. Design of Band Pass Filters With Ansoft HFSS and Serenade6. 浙大微波滤波器设计讲义微波功率放大器 ( PA ) 设计经典英文原版书籍八本1. Advanced Techniques in RF Power Amplifier DesignSteve C. Cripps, ARTECH HOUSE, INC. 20022. Radio Frequency Transistors and Practical Applications, Second EditionNorman Dye, Helge Granberg, Newnes, 20013. Feedback Linearization of RF Power AmplifiersJOEL L. DAWSON, THOMAS H. 4. LEE, KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, 20044. High Linearity RF Amplifier DesignPeter B. Kenington, ARTECH HOUSE, INC. 20005. RF Power Amplifier for Wireless CommunicationsSteve C. Cripps, ARTECH HOUSE, INC. 19996. RF Power AmplifiersMihai Albulet, Noble Publishing Corporation, 20017. Distortion in RF Power AmplifiersJoel Vuolevi, Timo Rahkonen, Artech House, Inc. 20038. Microwave Engineering, second editionDavid M. Pozar, JOHN WILEY & SONS, INC.,1998设计讲义:1. 清华大学功放设计讲义2. 东南大学功放设计讲义3. 浙江大学功放设计讲义4. MESFET 功率放大器设计:小信号法。
•引言•微波滤波器基本原理•ADS 软件在微波滤波器设计中的应用•微波滤波器制作工艺流程•调试技巧与常见问题解决方案•实验案例分析与讨论•总结与展望目录01引言微波滤波器概述微波滤波器是一种用于控制微波频率响应的二端口网络,广泛应用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波滤波器的主要功能是允许特定频率范围内的信号通过,同时抑制其他频率范围的信号,从而实现信号的选频和滤波。
微波滤波器的性能指标包括插入损耗、带宽、带内波动、带外抑制等,这些指标直接影响着通信系统的性能。
设计制作与调试重要性设计是微波滤波器制作的首要环节,良好的设计能够确保滤波器的性能指标满足系统要求。
制作是将设计转化为实物的过程,制作精度和质量直接影响着滤波器的最终性能。
调试是对制作完成的滤波器进行性能调整和优化,使其达到最佳工作状态的过程。
本教程旨在介绍微波滤波器的设计、制作与调试过程,帮助读者掌握相关知识和技能。
教程内容包括微波滤波器的基本原理、设计方法、制作流程和调试技巧等。
通过本教程的学习,读者将能够独立完成微波滤波器的设计、制作与调试,为实际工程应用打下基础。
教程目的和内容02微波滤波器基本原理低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器微波滤波器分类工作原理及性能指标工作原理性能指标常见类型微波滤波器特点集总参数滤波器分布参数滤波器陶瓷滤波器晶体滤波器03ADS软件在微波滤波器设计中的应用ADS软件简介及功能模块ADS(Advanced Design System)是一款领先的电子设计自动化软件,广泛应用于微波、射频和高速数字电路的设计、仿真与优化。
ADS软件包含多个功能模块,如原理图设计、版图设计、电磁仿真、系统级仿真等,可满足不同设计阶段的需求。
ADS软件支持多种微波滤波器类型的设计,如低通、高通、带通、带阻等,具有强大的设计能力和灵活性。
微波滤波器设计流程确定滤波器类型和性能指标根据实际需求选择合适的滤波器类型,并确定滤波器的性能指标,如中心频率、带宽、插入损耗、带外抑制等。
微波滤波器设计培训教程一、引言微波滤波器是微波通信系统、雷达系统、电子对抗系统等领域中不可或缺的组成部分。
随着现代通信技术的快速发展,微波滤波器的设计和应用日益受到重视。
本教程旨在为从事微波滤波器设计的工程师和技术人员提供系统的培训,帮助学员掌握微波滤波器的基本原理、设计方法和实际应用。
二、微波滤波器的基本原理1.滤波器的定义与分类滤波器是一种选频元件,用于从输入信号中选出特定频率范围内的信号,抑制其他频率的信号。
根据滤波特性,滤波器可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型。
2.微波滤波器的原理微波滤波器利用微波电路的传输特性,实现对特定频率范围内信号的传输或抑制。
其主要原理包括谐振、耦合和阻抗匹配等。
三、微波滤波器的设计方法1.谐振器设计谐振器是微波滤波器的核心部分,用于实现信号的谐振。
谐振器的设计包括谐振频率、品质因数和耦合系数等参数的确定。
常用的谐振器有微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
2.耦合系数设计耦合系数是描述谐振器之间相互作用的参数,它决定了滤波器的带宽和带外抑制。
耦合系数的设计包括相邻谐振器间的耦合和级联谐振器间的耦合。
3.阻抗匹配设计阻抗匹配是确保微波滤波器在输入和输出端口与外部电路阻抗匹配的过程。
阻抗匹配设计包括传输线匹配、阻抗变换器设计和反射系数优化等。
四、微波滤波器的实际应用1.微波滤波器的应用领域微波滤波器广泛应用于通信系统、雷达系统、电子对抗系统、导航系统等领域。
其主要功能是实现信号的滤波、放大、混频等。
2.微波滤波器的选型与调试根据实际应用需求,选择合适的微波滤波器类型和参数。
在调试过程中,通过调整谐振器、耦合系数和阻抗匹配等参数,实现对滤波器性能的优化。
五、总结本教程系统地介绍了微波滤波器的设计原理、方法和实际应用。
通过学习本教程,学员可以掌握微波滤波器的设计要点,提高实际工程应用能力。
希望本教程能为我国微波滤波器技术的发展做出贡献。
微波滤波器的设计方法1.谐振器设计选择谐振器类型:根据应用需求和频率范围,选择合适的谐振器类型,如微带谐振器、介质谐振器和谐振腔等。
《微波滤波器智能优化设计的关键技术研究》篇一一、引言微波滤波器作为无线通信系统中的关键元件,其性能的优劣直接影响到整个系统的性能。
随着无线通信技术的快速发展,对微波滤波器的设计要求也越来越高。
传统的微波滤波器设计方法往往依赖于设计师的经验和试错法,这种方法效率低下且难以满足复杂的设计需求。
因此,研究微波滤波器智能优化设计的关键技术,对于提高设计效率、优化滤波器性能具有重要意义。
二、微波滤波器的基本原理与现状微波滤波器是一种用于信号选择的装置,其主要功能是允许某些频率的信号通过,同时阻止或减小其他频率信号的通过。
传统的微波滤波器设计主要依靠人工进行参数优化和仿真验证,这种方法存在周期长、效率低、成本高等问题。
目前,随着计算机技术和人工智能的快速发展,智能优化设计方法在微波滤波器设计中的应用越来越广泛。
这些方法包括基于遗传算法、神经网络、深度学习等人工智能技术的优化算法。
这些算法能够自动寻找最优解,大大提高了设计效率和优化效果。
三、智能优化设计关键技术研究1. 优化算法研究针对微波滤波器设计中的复杂性和多目标性,需要研究高效的优化算法。
目前,基于遗传算法、神经网络、深度学习等人工智能技术的优化算法在微波滤波器设计中得到了广泛应用。
这些算法能够自动寻找最优解,避免了传统设计方法中的试错过程,提高了设计效率。
2. 参数化建模技术研究参数化建模技术是微波滤波器智能优化设计的基础。
通过建立滤波器的参数化模型,可以将设计问题转化为参数优化问题。
这就需要研究如何准确地建立滤波器的参数化模型,以及如何将复杂的物理问题转化为数学问题。
3. 仿真验证与实验研究智能优化设计的最终目的是为了提高微波滤波器的性能。
因此,需要对优化后的设计进行仿真验证和实验研究。
这需要研究如何将仿真结果与实际实验结果相结合,以验证优化设计的有效性。
四、应用实例与分析以某款微波滤波器为例,采用智能优化设计方法进行设计。
首先,建立该滤波器的参数化模型,然后采用优化算法进行参数优化。
01微波光子学滤波器概述Chapter微波光子学基本概念微波光子学定义01微波光子学应用领域02微波光子学技术031 2 3滤波器定义滤波器在微波系统中的作用滤波器性能指标滤波器在微波系统中的作用MPF技术原理及特点MPF 技术原理MPF技术特点MPF实现方式02 MPFChapter常见MPF结构类型光纤光栅型MPF利用光纤光栅的周期性折射率调制实现滤波功能,具有插入损耗低、带宽可调等优点。
环形谐振腔型MPF通过环形谐振腔的选频作用实现微波信号滤波,具有高Q值、窄带宽等特点。
Mach-Zehnder干涉仪型MPF基于Mach-Zehnder干涉原理,通过调节干涉臂长度实现滤波功能,具有灵活性高、可调谐范围大等优势。
工作原理及性能参数工作原理性能参数优缺点分析优点缺点03 MPFChapter设计方法论述基于传输线理论的设计方法时域有限差分法(FDTD)耦合模理论光电器件性能限制光电器件的带宽、损耗、噪声等性能会直接影响MPF的性能。
解决方案包括采用高性能的光电器件、优化器件结构和工艺等。
温度稳定性问题MPF的性能会随温度的变化而发生变化,影响滤波器的稳定性。
解决方案包括采用温度补偿技术、选择温度稳定性好的材料等。
偏振相关问题MPF对输入光的偏振状态敏感,不同偏振态下滤波器的性能会有所不同。
解决方案包括采用偏振不敏感的光电器件、设计偏振控制器等。
关键技术挑战及解决方案窄带MPF设计案例介绍了一个窄带MPF的设计过程,包括滤波器结构的选择、参数的优化、仿真结果的验证等。
该案例展示了如何根据实际需求设计出满足性能指标的MPF。
介绍了一个宽带MPF在无线通信系统中的应用,包括滤波器的性能指标、应用场景、实际效果等。
该案例展示了MPF在实际应用中的优势和潜力。
介绍了一个具有多种功能的MPF的设计和实现过程,包括多通带滤波、可调谐滤波等功能的实现方法和效果展示。
该案例展示了MPF设计的灵活性和多样性。
宽带MPF应用案例多功能MPF设计案例典型案例分析04 MPFChapter通信系统架构简介发射端包括信源编码、信道编码、调制等模块,用于将信息转换为适合传输的信号。
摘要:按微波滤波器的传输线的种类进行了分类,并按照这种分类方法对各种微波滤波器的性能指标、设计方法进行了详细的介绍。
前言:随着现代微波通信,尤其是卫星通信和移动通信的发展,系统对通道的选择性越来越高,这对微波滤波器的设计提出了更高的要求,而微波滤波器作为通信系统中的重要部分,其性能的优劣往往决定了整个通信系统的质量。
因此研究微波滤波器的性能指标和设计方法具有重要意义。
微波滤波器是一类无耗的二端口网络,广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中,在系统中用来控制信号的频率响应,使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器,而阻断无用信号频率分量的传输。
滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。
微波滤波器的分类方法很多,根据通频带的不同,微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器;按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型;根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器;按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。
本文是按照传输线的分类来对各种微波滤波器的主要特性进行详尽的分析。
一、微带滤波器主要性能指标:频率范围:500MHz~6GHz带宽:10%~30%插入损耗:5dB(随带宽不同而不同)输入输出形式:SMA、N、L16等输入输出驻波:1.8:1微带滤波器主要包括平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、微带类椭圆函数滤波器。
半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成电路中广为应用的带通滤波器形式。
其结构紧凑、第二寄生通带的中心频率位于主通带中心频率的3倍处、适应频率范围较大、适用于宽带滤波器时相对带宽可达20%。
其缺点为插损较大,同时,谐振器在一个方向依次摆开,造成滤波器在一个方向上占用了较大空间。
如图1所示:图1 平行耦合微带线滤波器结构示意图和平行耦合线滤波器结构相比,发夹型滤波器具有紧凑的电路结构,减小了滤波器占用的空间,容易集成,并且降低了成本。
在电路尺寸有较严格要求的场合发夹型滤波器得到了较为广泛的应用。
发夹型滤波器是由发夹型谐振器并排排列耦合而成,是半波长耦合微带滤波器的一种变形结构,是将半波长耦合谐振器折合成U字型构成的,因此与交指式、梳状线式等其他微波滤波器结构相比,其电路结构更加紧凑,具有体积小,微带线终端开路无需过孔接地,易于制造等优点。
发夹型滤波器耦合拓扑结构属于交叉耦合,交叉耦合实质是从信号源到负载端有不止一条耦合路径,包括主耦合路径和相对较弱的辅耦合路径,任意两谐振器之间都可以产生耦合。
相对于级联耦合,交叉耦合的最大优点是能够在通带附近的有限频率处产生传输零点,因而滤波器的带外抑制能力将获得极大提高,使用交叉耦合的谐振器滤波器比普通级联型的滤波器具有更好的频率选择性,同时可以减少所需谐振器的数目。
发夹型滤波器参数包括:发夹臂长、发夹间距、发夹线宽和和抽头位置。
平行耦合线滤波器、交指型滤波器等,获得在带内较平坦的幅频特性,但带外抑制特性较差。
微带类椭圆函数滤波器,通过在带外引入衰减极点,能明显改善滤波器的带外特性,比平行耦合线滤波器、交指型滤波器有更好的电特性。
并且微带类椭圆函数滤波器具有较小的体积,同时,在超导状态,由于导体薄膜的无载Q值很高,该种滤波器将在具有较高选择性的同时又具有较低的插损,具有很好的应用前景。
二、交指型滤波器交指滤波器Q值较高、体积适中。
在0.5~18GHz的频率范围内可实现5%~60%带通滤波,广泛应用于各种军、民用电子产品。
交指滤波器一般由金属整体切割加工而成,结构牢固,性能稳定可靠。
主要性能指标:频率范围:800MHz~16GHz带宽:10%~100%,特殊要求3%~70%插入损耗:0.5~2dB(随带宽不同而不同)阻带抑制:近端过渡带决定于滤波器节数,远端一般大于70dB寄生通带:﹥2.5×f0输入/输出阻抗:50Ω输入/输出驻波:VSWR≤1.7:1(特别要求时可≤1.5:1)通过功率:5W(特别要求时可达100W)温度:-55~+85℃输入输出形式:SMA、N、L16等交指型滤波器是对平行耦合微带线滤波器的一种改进,同样是减小微带滤波器占用的体积。
具有以下优点:结构紧凑、可靠性高;由于每个谐振器间的间隔较大,故公差要求较低,容易制造;由于谐振杆长近似等于1/4λ0,所以第二通带中心在3ω0以上,其间不会有寄生响应。
由于交指滤波器既可以做成印刷电路形式,又可以做成腔体结构,用较粗的杆做成自行支撑,而不用介质。
因此,交指滤波器在电子系统,尤其是在通信技术及近代航空航天领域中被广泛使用。
交指型微带带通滤波器的工作原理可以这样解释:将平行藕合微带滤波器相邻的两个藕合线节从中点处切断,并折迭起来,合并为一根藕合线节,将其一端短路接地,另一端开路,并保持相邻两级线节之间的藕合间隙不变,形成交指型结构。
如图2所示图2 交指滤波器结构示意图三、同轴滤波器同轴腔滤波器体积小、Q值较高,温度稳定性好,特别适合于窄带应用。
可实现带宽为0.5%~3%,广泛应用于各种军、民用电子系统。
主要性能指标:频率范围:800MHz~16GHz带宽:0.1%~10%插入损耗:0.5~25dB(随带宽不同而不同)输入输出形式:SMA、N、L16等输入输出驻波:1.4:1温度:-55~+85℃同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统,按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同轴等。
同轴腔体具有Q值高、易于实现的特点,特别适用于通带窄、带内插损小、带外抑制高的场合。
这类滤波器非常适合大规模生产,因此成本也非常低廉。
但要在10 GHz以上使用时,由于其微小的物理尺寸,制作精度很难达到。
具体的设计有方法负阻线子网络构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型;同轴腔体滤波器温度补偿法;阶跃阻抗谐振器等。
四、波导滤波器波导滤波器Q值高,插损小,温度稳定性好,特别适合于窄带应用。
在1.7~26GHz的频率范围内可实现0.2%~3.5%带通滤波,在各种要求高性能滤波特性的军用电子产品中被广泛使用。
主要性能指标:频率范围:2~4GHz带宽:0.1%~20%插入损耗:0.5~3dB(随带宽不同而不同)输入输出形式:SMA、N、L16等输入输出驻波:1.3:1温度:-55~+85℃波导型滤波器由于其Q值高,损耗小,功率容量大等优点而广泛应用于微波毫米波通信、卫星通信等系统中。
近年来微波技术的快速发展对该类滤波器的尺寸、阻带特性等指标都提出了越来越高的要求。
通常可用直接耦合半波长谐振腔结构来构造波导型滤波器,但由于高次模的影响,这种类型的滤波器第二通带很近,频率高端阻带性能较差。
采用1/4波长传输线耦合谐振膜片结构,可对此进行改善。
通过选择合适的膜片尺寸,使各谐振膜片谐振在同一频率上,但具有不同的Q值,可使其第二通带位置变远,从而显著提高其阻带特性。
另外,1/4波长传输线耦合谐振膜片型(以下简称谐振膜片型)滤波器还具有尺寸小的优点,其总长度比直接耦合半波长谐振腔型(以下简称半波长型)缩短近40%。
与半波长型相比较,谐振膜片型带通滤波器的尺寸缩短了38.4%,且具有更宽的阻带。
波导带通滤波器还应用在各种微波多工器上,但其最大缺点是尺寸明显比其他可应用在微波段的谐振器大。
五、梳状线腔滤波器梳状线滤波器标准响应为0.05dB波纹切比雪夫响应,具有体积小,Q值适中的特点。
在0.5-12GHZ的频率范围内可实现0.5%-30%的相对带宽,广泛应用于各种军、民用电子产品。
主要性能指标:频率范围:500MHz~6GHz带宽:1%~20%插入损耗:0.5~2dB(随带宽不同而不同)输入/输出阻抗:50欧姆输入/输出驻波:VSWR≤1.5:1温度:-50~+85摄氏度外形:外形尺寸因频率、带宽、插损、及节数的不同而不同,无固定尺寸输入输出形式:SMA、N、L16等为了减小尺寸,并且使设计简单,适合规模化生产,采用λ/4谐振线在高介电常数基片上直接制作一种微带滤波器,即梳状线腔滤波器。
它利用交叉耦合方法提高通带边缘的陡度,同时在微带谐振器中应用了屏蔽线,减弱了由高介电常数带来的强耦合。
常用的微带线滤波器结构,有交指、梳状及发卡型等形式.所谓“梳状线滤波器”,其谐振器是由一端短路、一端经过一集总电容接地的一些平行耦合线所组成的结构.在此滤波器中,谐振器间的耦合由平行耦合线间的边缘场得到。
但是,梳状线滤波器存在温度漂移的缺点。
六、螺旋腔滤波器主要性能指标:频率范围:30MHz~1.2GHz带宽:0.1%~20%插入损耗:0.5~3.5dB(随带宽不同而不同)输入输出形式:SMA、N、L16等输入输出驻波:1.5:1目前采用的一些滤波器技术如压电晶体共振器,其同轴振荡器体积太大,不适合VHF以及UHF频段的应用。
在VHF,UHF频段,螺旋滤波器具有高Q值和较小的设计参数,可使设计的振荡器由一个1/4λ的同轴谐振器装配而成。
由于螺旋滤波器具有较强的耦合性能和高Q 值,可承受高的功率容量,因此广泛应用在较低的射频大功率电路设计中。
其缺点是螺旋耦合结构的边界条件很复杂,用电磁场数值方法进行计算的复杂度和计算量都非常大,因此实现设计比较困难。
七、小型集总参数滤波器主要性能指标:频率范围:10~1500MHz体积:1型:48×19×14mm2型:41×15×12mm带宽:10%~200%插入损耗:0.5~5dB(随带宽不同而不同)输入输出形式:插针、SMA、N、L16等输入输出驻波:1.5:1小型集总参数滤波器主要用于电子对抗、电子侦察、通信、雷达及其它电子设备中作预选、后选、杂波抑制以及变频滤波等。
它具有体积小、重量轻、性能稳定可靠、加工方便、便于安装等优点。
较其它滤波器具有更好的温度性能和带外抑制性能。
小型集总参数滤波器等采用先进的专用微波CAD软件对滤波器电路进行优化选择。
对10-2000Ml-lz范围内的窄带及宽带滤波器均能实现。
八、陶瓷介质滤波器多层陶瓷微波滤波器是经过电子陶瓷材料流延成型工艺,低温叠层烧结技术,高精度印刷叠层技术及封装技术等多种工艺流程而制成的高频多层陶瓷微波滤波器。
它具有频率高、体积小、插损小、衰减大的特性,在移动通信、数字化家电等产品中得到广泛的应用。
多层陶瓷微波滤波器是通过在介质层上的印刷金属图案构成分布电容C和分布电感L,同时位于不同介质层上的金属图案层之间形成耦合电容而得到的。
其实质是用带状线来实现滤波器的设计。
叠层后,介质层上的印刷金属图案就相当于处于介质中的带状线,当设计不同长度和不同宽度的金属图案层时,就可以得到不同的L和C。