微波腔体滤波器的设计DALIAN.ppt

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1、大连海事大学天线微波研究所大连海事大学天线微波研究所 顾名思义，滤波器是一种滤波元件，其主要作用是滤除不需要的杂波干扰，得到需要的信号。因此，滤波器在现在通信系统中，是一个不可或缺的部件，其性能的好坏直接关系到通信系统的性能的优劣。1 巴特沃斯滤波器（最平坦滤波器）滤波器的传输函数：滤波器的传输函数：滤波器的低通频率响应曲线：滤波器的低通频率响应曲线：2 切比雪夫滤波器（带内等波纹）滤波器的传输函数：滤波器的传输函数：滤波器的低通频率响应曲线：滤波器的低通频率响应曲线：3 椭圆滤波器（带内带外都具有等波纹特性）滤波器的传输函数：滤波器的传输函数：滤波器的低通频率响应曲线：滤波器的低通频率响应曲

2、线：4 高斯滤波器（最平坦群时延）滤波器的传输函数：滤波器的传输函数：滤波器的低通频率响应曲线：滤波器的低通频率响应曲线：5 交叉耦合滤波器（广义切比雪夫滤波器）带内等波纹，带外有限传输零点可控，带外抑制度好滤波器的传输函数：滤波器的传输函数：滤波器的低通频率响应曲线：滤波器的低通频率响应曲线：设计指标：设计指标：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 设计指标：设计指标：f0=1542MHz BW=34MHz BW=34MHz（1525-1559）Lr Lr（BW）-20dB La La（1600）-40dB 滤波器采用微带环路开口谐振器形式，介质基滤波器采用微带环路开口谐振器

3、形式，介质基板采用常用的板采用常用的FR4基板（基板损耗不考虑，即基板（基板损耗不考虑，即tantan=0=0）。）。Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器参数计算：滤波器参数计算：利用实验室开发的交叉耦合滤波器耦合矩阵计算软件，完成对该滤波器耦合矩阵的计算。Example1：交叉耦合矩阵：交叉耦合矩阵：.0 0.022565 0 0.0016732 0 0.022565 0 0.0016732 0.022565 0 -0.017581 0 0.022565 0 -0.017581 0 0 -0.017581 0 0.022565 0 -0.017581

4、 0 0.0225650.0016732 0 0.022565 00.0016732 0 0.022565 0.交叉耦合系数为：交叉耦合系数为：K:i j K_valK:i j K_val1 2 0.0225651 2 0.0225652 3 0.0175812 3 0.0175811 4 -0.00167321 4 -0.00167323 4 0.0225653 4 0.022565有载品质因数为：有载品质因数为：Qe=35.967Qe=35.967微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 matlab计算曲线：计算曲线：Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合

5、滤波器的设计 ADS电路模型：电路模型：Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 ADS仿真曲线：仿真曲线：Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器的仿真：滤波器的仿真：step1 单腔频率仿真Example1：观察曲线可以确定谐振器谐振在观察曲线可以确定谐振器谐振在中心频率处的尺寸大小中心频率处的尺寸大小微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器的仿真：滤波器的仿真：step2 输入输出有载Q值仿真Example1：观察该曲线即可确定当观察该曲线即可确定当Qe=35.967时，对应的输入输出端时，对应的输入

6、输出端口的位置口的位置微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器的仿真：滤波器的仿真：step3 耦合系数的仿真Example1：根据计算得到的耦合矩阵和曲线可以确定耦合缝隙的大小微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器的仿真：滤波器的仿真：step3 滤波器的全腔仿真Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 滤波器的仿真：滤波器的仿真：相同结构，工作在海事卫星通信下行频段的滤波器（1626-1660）Example1：微带型交叉耦合滤波器的设计微带型交叉耦合滤波器的设计 Example2：同轴腔体滤波器的设计 腔体滤波器的设

7、计步骤与方法与微带滤波器的设计大致相同。大家可以参照微带滤波器的设计步骤进行腔体滤波器的设计。下面就我在这段时间里，包括项目中所遇到的一些问题和总结的一些经验给大家分享一下。Example2：同轴腔体滤波器的设计 同轴腔体谐振器的形式 常见结构 小型化结构 Example2：同轴腔体滤波器的设计 同轴腔体滤波的的馈电 直接馈电 耦合最强，有载Q值最小 圆盘耦合馈电耦合强弱与圆盘的大小和圆盘距离谐振杆的距离有关 磁耦合环馈电 耦合强弱与环的大小和环距离谐振杆的距离有关 Example2：同轴腔体滤波器的设计 同轴腔体滤波器的耦合（磁耦合，耦合系数为正）腔体之间的窗越大，耦合越大；耦合杆越长，耦合

8、越大。腔体之间的窗越大，耦合越大；耦合环越长，耦合越大。调节范围大于左图，可实现较大的耦合 Example2：同轴腔体滤波器的设计 同轴腔体滤波器的耦合（电耦合，耦合系数为负）通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，耦合越大。通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，顶端圆盘越大，耦合越大。通过耦合杆实现电耦合，耦合杆越长，与谐振杆越近，顶部弯折越深，耦合越大。Example2：同轴腔体滤波器的设计 6腔2个传输零点滤波器的仿真 Qe=52.4689交叉耦合系数为：K:i j K_val1 2 0.0149142 3 0.0101623 4 0.0106922 5 -0.0012

9、1374 5 0.0101621 6 3.3563e-017（0）5 6 0.014914：Example2：同轴腔体滤波器的设计 6腔2个传输零点滤波器的仿真 Example2：同轴腔体滤波器的设计 6腔4个传输零点滤波器的仿真 您所求的交叉耦合系数为：K:i j K_val1 2 0.0147242 3 0.00963193 4 0.0120112 5 -0.00319884 5 0.00963191 6 0.000377735 6 0.014724有载品质因数为：Qe=52.4689 Example2：同轴腔体滤波器的设计 6腔4个传输零点滤波器的仿真 滤波器作为无线通信系统中重要的组成

10、部分，其性能的好坏直接关系到无线系统的优劣。目前，国内外几乎所有通信类相关制造企业，都会涉及到滤波器的设计，所以，掌握一定的滤波器的相关知识和一套行之有效的滤波器的设计方法，对我们未来就业，也会增加很大的筹码。目前滤波器的发展方向依然是小型化，高性能，大功率，多频带等。小型化：采用介质滤波器高性能：交叉耦合滤波器（对称结构/非对 称结构，源负载耦合结构）、含非谐振结点滤波器。大功率：波导滤波器，波导多模滤波器多通带：多模滤波器 时光荏苒，转眼间，在实验室已经度过了两年时光。感谢房老师在这两年里对我的关怀和教诲，感谢王钟葆师兄、付世强师兄、李晓明师兄在这两年来对我的帮助和指导，同样感谢实验室的兄弟姐妹对我的支持和帮助，希望大家在今年都能找到自己理想的工作。谢谢大家