微波腔體濾波器的設(shè)計(jì)[兼容模式].ppt

微波濾波器的設(shè)計(jì),大連海事大學(xué)天線(xiàn)微波研究所 2010.7.23,顧名思義，濾波器是一種濾波元件，其主要作用是濾除不需要的雜波干擾，得到需要的信號(hào)。因此，濾波器在現(xiàn)在通信系統(tǒng)中，是一個(gè)不可或缺的部件，其性能的好壞直接關(guān)系到通信系統(tǒng)的性能的優(yōu)劣。,一 濾波器的定義,1 巴特沃斯濾波器（最平坦濾波器）,濾波器的傳輸函數(shù)：,濾波器的低通頻率響應(yīng)曲線(xiàn)：,二 常見(jiàn)的濾波器,2 切比雪夫?yàn)V波器（帶內(nèi)等波紋）,濾波器的傳輸函數(shù)：,濾波器的低通頻率響應(yīng)曲線(xiàn)：,二 常見(jiàn)的濾波器,3 橢圓濾波器（帶內(nèi)帶外都具有等波紋特性）,濾波器的傳輸函數(shù)：,濾波器的低通頻率響應(yīng)曲線(xiàn)：,二 常見(jiàn)的濾波器,4 高斯濾波器（最平坦群時(shí)延）,濾波器的傳輸函數(shù)：,濾波器的低通頻率響應(yīng)曲線(xiàn)：,二 常見(jiàn)的濾波器,5 交叉耦合濾波器（廣義切比雪夫?yàn)V波器） 帶內(nèi)等波紋，帶外有限傳輸零點(diǎn)可控，帶外抑制度好,濾波器的傳輸函數(shù)：,濾波器的低通頻率響應(yīng)曲線(xiàn)：,二 常見(jiàn)的濾波器,三 濾波器的設(shè)計(jì)步驟,設(shè)計(jì)指標(biāo)： 微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)指標(biāo)：f0=1542MHz BW=34MHz（1525-1559） Lr（BW）-20dB La（1600）-40dB 濾波器采用微帶環(huán)路開(kāi)口諧振器形式，介質(zhì)基板采用常用的FR4基板（基板損耗不考慮，即tan=0）。,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器參數(shù)計(jì)算： 利用實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的交叉耦合濾波器耦合矩陣計(jì)算軟件，完成對(duì)該濾波器耦合矩陣的計(jì)算。,Example1：,交叉耦合矩陣： . 0 0.022565 0 0.0016732 0.022565 0 -0.017581 0 0 -0.017581 0 0.022565 0.0016732 0 0.022565 0 .,交叉耦合系數(shù)為： K: i j K_val 1 2 0.022565 2 3 0.017581 1 4 -0.0016732 3 4 0.022565 有載品質(zhì)因數(shù)為： Qe =35.967,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,matlab計(jì)算曲線(xiàn)：,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,ADS電路模型：,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,ADS仿真曲線(xiàn)：,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器的仿真： step1 單腔頻率仿真,Example1：,觀察曲線(xiàn)可以確定諧振器諧振在中心頻率處的尺寸大小,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器的仿真： step2 輸入輸出有載Q值仿真,Example1：,觀察該曲線(xiàn)即可確定當(dāng)Qe=35.967時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入輸出端口的位置,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器的仿真： step3 耦合系數(shù)的仿真,Example1：,根據(jù)計(jì)算得到的耦合矩陣和曲線(xiàn)可以確定耦合縫隙的大小,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器的仿真： step3 濾波器的全腔仿真,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器的仿真： 相同結(jié)構(gòu)，工作在海事衛(wèi)星通信下行頻段的濾波器（1626-1660）,Example1：,微帶型交叉耦合濾波器的設(shè)計(jì),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),腔體濾波器的設(shè)計(jì)步驟與方法與微帶濾波器的設(shè)計(jì)大致相同。大家可以參照微帶濾波器的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行腔體濾波器的設(shè)計(jì)。下面就我在這段時(shí)間里，包括項(xiàng)目中所遇到的一些問(wèn)題和總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)給大家分享一下。,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),同軸腔體諧振器的形式,常見(jiàn)結(jié)構(gòu),小型化結(jié)構(gòu),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),同軸腔體濾波的的饋電,直接饋電 耦合最強(qiáng)，有載Q值最小,圓盤(pán)耦合饋電 耦合強(qiáng)弱與圓盤(pán)的大小和圓盤(pán)距離諧振桿的距離有關(guān),磁耦合環(huán)饋電 耦合強(qiáng)弱與環(huán)的大小和環(huán)距離諧振桿的距離有關(guān),四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),同軸腔體濾波器的耦合（磁耦合，耦合系數(shù)為正）,腔體之間的窗越大，耦合越大；耦合桿越長(zhǎng)，耦合越大。,腔體之間的窗越大，耦合越大；耦合環(huán)越長(zhǎng)，耦合越大。 調(diào)節(jié)范圍大于左圖 ，可實(shí)現(xiàn)較大的耦合,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),同軸腔體濾波器的耦合（電耦合，耦合系數(shù)為負(fù)）,通過(guò)耦合桿實(shí)現(xiàn)電耦合，耦合桿越長(zhǎng)，與諧振桿越近，耦合越大。,通過(guò)耦合桿實(shí)現(xiàn)電耦合，耦合桿越長(zhǎng)，與諧振桿越近，頂端圓盤(pán)越大，耦合越大。,通過(guò)耦合桿實(shí)現(xiàn)電耦合，耦合桿越長(zhǎng)，與諧振桿越近，頂部彎折越深，耦合越大。,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),6腔2個(gè)傳輸零點(diǎn)濾波器的仿真,Qe =52.4689 交叉耦合系數(shù)為： K: i j K_val 1 2 0.014914 2 3 0.010162 3 4 0.010692 2 5 -0.0012137 4 5 0.010162 1 6 3.3563e-017（0） 5 6 0.014914：,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),6腔2個(gè)傳輸零點(diǎn)濾波器的仿真,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),6腔4個(gè)傳輸零點(diǎn)濾波器的仿真,您所求的交叉耦合系數(shù)為： K: i j K_val 1 2 0.014724 2 3 0.0096319 3 4 0.012011 2 5 -0.0031988 4 5 0.0096319 1 6 0.00037773 5 6 0.014724 有載品質(zhì)因數(shù)為： Qe =52.4689,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,Example2：,同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì),6腔4個(gè)傳輸零點(diǎn)濾波器的仿真,四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例,濾波器作為無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)劣。目前，國(guó)內(nèi)外幾乎所有通信類(lèi)相關(guān)制造企業(yè)，都會(huì)涉及到濾波器的設(shè)計(jì)，所以，掌握一定的濾波器的相關(guān)知識(shí)和一套行之有效的濾波器的設(shè)計(jì)方法，對(duì)我們未來(lái)就業(yè)，也會(huì)增加很大的籌碼。 目前濾波器的發(fā)展方向依然是小型化，高性能，大功率，多頻帶等。,五 總結(jié)和展望,小型化：采用介質(zhì)濾波器 高性能：交叉耦合濾波器（對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)/非對(duì) 稱(chēng)結(jié)構(gòu)，源負(fù)載耦合結(jié)構(gòu)）、含非諧振結(jié)點(diǎn)濾波器。 大功率：波導(dǎo)濾波器，波導(dǎo)多模濾波器 多通帶：