介质滤波器设计

无线通讯系统中介质谐振天线与滤波器的设计
无线通讯系统中介质谐振天线和滤波器都是非常重要的元件，可以用于帮助调整和优化信号的传输和接收。

介质谐振天线设计：
1. 确定天线工作频率和带宽
2. 选择介质材料和天线结构，常用的有微带线和陶瓷贴片天线等。

3. 计算天线长度和宽度，并优化天线结构以实现更好的匹配。

4. 使用电子仿真软件对天线进行模拟和分析，以确定天线的性能和优化设计。

滤波器设计：
1. 确定滤波器的中心频率和带宽。

2. 选择滤波器类型，如低通、带通、高通或带阻滤波器等。

3. 确定滤波器的阶数，以实现更好的滤波性能。

4. 根据所选滤波器类型和参数计算电路元件的值，包括电感、电容和电阻等。

5. 使用电子仿真软件对滤波器进行模拟和分析，以确定其性能和优化设计。

总之，介质谐振天线和滤波器是无线通讯系统中不可或缺的设计元件，通过科学合理的设计和优化，可以提高系统性能和信号质量，从而实现更稳定和可靠的无线通讯。

目次1引言 (1)1.1 介质谐振器的发展和应用 (1)1.2 介质滤波器的特点及应用 (3)1.3 本文的主要研究内容 (3)2介质腔体滤波器的理论设计 (4)2.1滤波器基本原理 (4)2.2 介质腔体滤波器的线路设计 (8)2.3 介质腔体滤波器的微波实现 (10)3 腔体介质滤波器的仿真设计 (15)3.1 Ansoft HFSS软件介绍 (15)3.2 腔体介质滤波器的工作原理 (17)3.3 腔体介质滤波器的仿真过程 (17)4 腔体介质滤波器的生产与调试 (20)4.1 介质谐振器与截止波导的生产 (20)4.2 滤波器的调试 (22)5 滤波器的测试结果及分析 (22)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)1 引言1．1 介质谐振器的发展和应用微波介质谐振器是国际上70年代出现的新技术之一。

1939年，R ．D ．Richtmyes 就提出非金属介质体具有和金属谐振腔类似的功能，并把它称为介质谐振腔。

但是直到六十年代末才开始使用到微波电路中。

国内七十年代就有人研究，八十年代初报导了有关研究成果。

介质谐振器是用低损耗、高介电常数的介质材料做成的谐振器，已广泛应用于多种微波元器件中。

它具有如下特点：①体积小，由于材料的介电常数高，可使介质谐振器的体积小至空腔波导或轴谐振器的1/10以下，便于实现电路小型化；②Q 0值高，高0.1-30GHz 范围内，Q 0可达103-104；③基本上无频率限制，可以适用到毫米波（高于100GHz ）；④谐振频率的温度稳定性好。

因此，介质谐振器在混合微波集成电路中得以广泛的应用。

目前，介质谐振器已用于微波集成电路中作带通和带阻滤波器中的谐振元件、慢波结构、振荡器的稳频腔、鉴频器的标准腔等。

①在微波集成电路中，介质谐振器的形状通常为矩形、圆柱形和圆环形。

介质谐振器的谐振频率与振荡模式、谐振器所用的材料及尺寸等因素有关。

分析这个问题的方法早期是用磁壁模型法，即将介质谐振器的边界看成磁壁来分析，这种方法的误差较大，达10％。

一种介质波导双模滤波器设计方法
前言：本文旨在介绍一种简单的介质波导双模滤波器设计方法，用以指导滤波器工程师设计基站介质波导滤波器。

 一、简介
 随着通信系统设备小型，轻量化，高性能的发展，对前端频率选择性器件也提出了更高要求。

伴随5G通信系统标准的逐步确定，高性能，小体积，轻量化的介质波导滤波器时最佳选择。

 本文介绍了一种介质波导双模滤波器的设计方法，供经验不多的滤波器设计工程师学习，高手跳过。

 二、介质波导滤波器介绍
 本文讲解的介质波导滤波器，基于TE模的介质波导双模滤波器Q值高，损耗小，功率容量大等优点。

因此，在设计此类双模滤波器时，以往的多端口计算设计方法是否可以沿用，是本文讨论的重点。

 下图为单谐振器中的四个模式：
 通过以上电场分布图可以观察到，单腔双模，单腔三模可以自由选择。

在高次模出现的频率点上，通过选择介电常数，与控制谐振腔尺寸，对高次模进行优化。

尽量拉远高次模出现的频率，减小对通带的影响。

 三、设计过程
 3.1 多模滤波器的设计，通带电性能的评估，和单模的评估是一样的，只是在Q值的评估中，多模的Q值是要高于单模的，这个可以根据本征模的仿真中观察到。

下图为一个双腔4模滤波器的原理评估仿真结果：
 3.2 耦合带宽以及输入输出QL
 3.3 HFSS中计算输入输出耦合。

介质多模滤波器的仿真设计朱其玉（上海贝尔股份有限公司上海201206）摘要：文章介绍了一种新型的工作在3.5GHz 的三模介质波导滤波器，设计采用介电常数为36.5的低损耗介质材料。

通过改变矩形介质的对称性，使该滤波器中的三个简并模式TE101，TE011和TM110之间产生相互耦合，并可在特定的位置形成传输零点。

文章通过三维电磁仿真软件设计了一款基于三模谐振器技术的七阶滤波器，由两个三模谐振腔与一个单模谐振腔级联而成。

与单模介质波导滤波器相比，体积更小，性能更优。

关键词：介质；多模；滤波器中图分类号：TN713.3文献标识码：ADesign and Simulation of Multiple-Mode Ceramic FiltersZHU Qi-yu(Shanghai Bell CO.,Ltd.Shanghai 201206袁China)Abstract ：In this paper,a novel triple mode ceramic waveguide filter working at 3.5GHz is presented,low loss dielectric material of which dielectric constant is 36.5is deployed to design the filter.By introducing asymmetry,the three degenerate modes TE101，TE011andTM110are coupled inside each triple mode block,and generate transmission zeros at defined frequencies.A seven-pole filter based on multiple-mode resonators are designed with full wave EM simulator,consists of two triple mode block and one single mode paring with single mode ceramic waveguide filter,the new design could realize a smaller size and better performance filter.Key words:ceramic;waveguide;multiple-mode ;filters收稿日期：2017-05-08作者简介：朱其玉（1983-），男，安徽人，滤波器研发工程师，硕士，主要研究方向：无线基站滤波器设计。

基于准椭圆函数响应的超宽带介质滤波器设计李明（中国空空导弹研究院，河南洛阳471009）摘要：设计、分析并制作了工作于S波段的超宽带介质滤波器。

滤波器采用三角元件级联（CT）式耦合拓扑结构，利用圆柱体金属同轴作为谐振单元，周围填充介质，通过各谐振器间的耦合系数的计算与仿真，设计出一种具有多个传输零点的准椭圆函数响应介质滤波器。

测试结果表明，该滤波器相对带宽达到70%，通带外产生3个传输零点，具有良好的滤波特性，从而证实了本文中方法的正确性和实用性。

该滤波器具有插入损耗小、带内回波损耗高、良好的带外抑制特性以及小型化设计等优点，在航空、航天领域中具有良好的应用前景。

关键词：介质滤波器；超宽带；椭圆函数；交叉耦合；传输零点中图分类号：TN713+.5；TJ760文献标识码：A文章编号：1673-1131（2019）02-0088-03Design of Ultra-Wideband Dielectric Filter Based on Quasi-Elliptic Function ResponseLi MingAbstract:An ultra-wideband dielectric filter operating in the S-band was designed,analyzed,and fabricated.The filter adopts a triangular element cascade(CT)coupling topology,which uses a cylindrical metal coaxial as a resonance unit and is filled with a surrounding medium.Through the calculation and simulation of the coupling coefficient between the resonators,a quasi-ellip-tic function response dielectric filter with multiple transmission zeros is designed.The test results show that the relative ban-dwidth of the filter reaches70%,and three transmission zeros are generated outside the passband,which has good filtering char-acteristics.This confirms the correctness and practicability of the method in this paper.The filter has the advantages of small in-sertion loss,high in-band return loss,good out-of-band rejection characteristics and miniaturization design.It has a good appli-cation prospect in the aviation and aerospace fields.Key words:dielectric filter;ultra-wideband;elliptic function;cross-coupling;transmission zero0引言如今，随着超宽带系统[1]的快速发展，具有低损耗、高灵敏度以及较小体积的超宽带滤波器得到了广泛应用。