微波腔體濾波器的設(shè)計(jì)DALIAN

1、Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University微波濾波器的設(shè)計(jì)2010.7.231 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。Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University一 濾波器的定義21 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：Institude

2、of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University二 常見(jiàn)的濾波器32 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University二 常見(jiàn)的濾波器43 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University二 常見(jiàn)的濾波器54

3、 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University二 常見(jiàn)的濾波器65 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University二 常見(jiàn)的濾波器7Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalia

4、n Maritime University三 濾波器的設(shè)計(jì)步驟8 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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9 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

5、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 0.0225650.0016732 0 0.022565 0.交叉耦合系數(shù)為：K: i j K_val1 2 0.0225652 3 0.0175811 4 -0.00167323 4 0.022565有載品質(zhì)因數(shù)為：Qe =35.967Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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10 m

6、atlab計(jì)算曲線：Example1：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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11 ADS電路模型：Example1：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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12 ADS仿真曲線：Example1：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime Univer

7、sity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13 濾波器的仿真： step1 單腔頻率仿真Example1： 觀察曲線可以確定諧振器諧振在中心頻率處的尺寸大小Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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14 濾波器的仿真： step2 輸入輸出有載Q值仿真Example1： 觀察該曲線即可確定當(dāng)Qe=35.967時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入輸出端口的位置Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime U

8、niversity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15 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可以確定耦合縫隙的大小Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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16 濾波器的仿真： step3 濾波器的全腔仿真Example1：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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)

9、例17 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：Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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18Example2：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。Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所

10、Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例19Example2：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) Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例20Example2：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)Institude of Antenna and Microwave天線微

11、波研究所Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例21Example2：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Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例22Example2：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

12、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。Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University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23Example2：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 Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime UniversityQe =52.4689交叉耦合系數(shù)為：K: i j K_val1 2 0.0149142

13、 3 0.0101623 4 0.0106922 5 -0.00121374 5 0.0101621 6 3.3563e-017（0）5 6 0.014914：四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例24Example2：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 Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例25Example2：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 Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime Univ

14、ersity您所求的交叉耦合系數(shù)為：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有載品質(zhì)因數(shù)為：Qe =52.4689四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例26Example2：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 Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University四 濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例27 濾波器作為無(wú)線通信系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到無(wú)線系統(tǒng)的

15、優(yōu)劣。目前，國(guó)內(nèi)外幾乎所有通信類相關(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。Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University五 總結(jié)和展望28小型化：采用介質(zhì)濾波器高性能：交叉耦合濾波器（對(duì)稱結(jié)構(gòu)/非對(duì) 稱結(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：多模濾波器Institude of Antenna and Microwave天線微波研究所Dalian Maritime University五 總結(jié)和展望29 時(shí)光荏苒，轉(zhuǎn)眼間，在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)度過(guò)了兩年時(shí)