現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件

廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真大綱前言廣義切比雪夫?yàn)V波器串聯(lián)諧振電路的仿真模型廣義切比雪夫?yàn)V波器并聯(lián)諧振電路的仿真模型計(jì)算實(shí)例源與負(fù)載直接耦合濾波器電路模型含非諧振節(jié)點(diǎn)的濾波器電路模型含高次模節(jié)點(diǎn)的濾波器電路模型幾種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型源與負(fù)載為復(fù)阻抗的廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型多通帶廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型大綱前言電路仿真的意義電路模型反映了濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過電路模型可以建立幾何結(jié)構(gòu)與濾波器參數(shù)之間的聯(lián)系。通過電路模型，可以對(duì)濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化?？梢钥s短研制周期。電路仿真的意義電路模型反映了濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過電路模型可廣義切比雪夫?yàn)V波器的等效電路圖一、A.E.Atia的n

腔耦合濾波器等效電路模型廣義切比雪夫?yàn)V波器的等效電路圖一、A.E.Atia的n正交耦合濾波器的串聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的串聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器一個(gè)諧振腔既可以用串聯(lián)諧振回路表示也可以用并聯(lián)諧振回路表示。當(dāng)我們使用串聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí)，腔之間的耦合用K變換器表示。當(dāng)我們使用并聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí)，腔之間的耦合用J變換器表示。我們先考慮一個(gè)不包括源和負(fù)載耦合三腔正交耦合濾波器。正交耦合濾波器一個(gè)諧振腔既可以用串聯(lián)諧振回路表示也可以用并3腔正交耦合濾波器的電路模型圖二、3腔正交耦合濾波器的電路模型3腔正交耦合濾波器的電路模型圖二、3腔正交耦合濾波器的電路模3腔正交耦合濾波器的電路模型

3腔正交耦合濾波器的電路模型K變換器的等效電路根據(jù)電路理論，阻抗變換器可以用一個(gè)具有電抗特性的T形網(wǎng)絡(luò)表示。T型網(wǎng)絡(luò)電抗元件的電抗值就是它們的變比。如果是磁耦合，K變換器的等效電路為圖中的（a）。如果是電耦合，K變換器的等效電路為圖中的（b）。圖三、K變換器的等效電路K變換器的等效電路根據(jù)電路理論，阻抗變換器可以用一個(gè)具有電3腔正交耦合濾波器的等效電路模型圖四、3腔正交耦合濾波器的串聯(lián)諧振回路等效電路模型3腔正交耦合濾波器的等效電路模型圖四、3腔正交耦合濾波器的3腔正交耦合濾波器的電路方程3腔正交耦合濾波器的電路方程矩陣形式的電路方程或，上述方程可以寫成如下的矩陣形式：其中，是的阻抗矩陣。矩陣形式的電路方程或，上述方程可以寫成如下的矩陣形式：其中阻抗矩陣阻抗矩陣現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件歸一化阻抗矩陣歸一化阻抗矩陣可以寫成下面的形式，歸一化阻抗矩陣歸一化阻抗矩陣可以寫成下面的形式，n腔正交耦合濾波器矩陣方程的一般形式

n腔正交耦合濾波器矩陣方程的一般形式低通原型和帶通濾波器之間的變換低通到帶通的頻率變換式為：其中，分別為上下邊帶頻率；為通帶中心頻率；為分?jǐn)?shù)帶寛。是歸一化頻率。低通原型和帶通濾波器之間的變換低通到帶通的頻率變換式為：濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口歸一化

圖六、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口歸一化圖六、三腔正交耦合濾現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件包括源與負(fù)載耦合的濾波器電路方程正交耦合濾波器電路方程的一般形式

其中：或包括源與負(fù)載耦合的濾波器電路方程正交耦合濾波器電路方程的一般包括源與負(fù)載耦合的濾波器的歸一化耦合矩陣包括源與負(fù)載耦合的濾波器的歸一化耦合矩陣腔體的等效電容腔體的等效阻抗其中，是腔體品質(zhì)因數(shù)。歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)的關(guān)系腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合腔體諧振頻率腔體的等效電容歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)的關(guān)系腔體之間的耦合在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為K的理想傳輸線段表示K變換器。用什么表示K變換器？ZinZLZ0在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為K的理想傳輸線段表示K仿真用電路軟件的選擇在ADS和MicrowaveOffice軟件中電長(zhǎng)度為90度的理想傳輸線段對(duì)應(yīng)的頻率是一個(gè)固定值。ADS和MicrowaveOffice中理想傳輸線段的特性阻抗值不能為負(fù)值。當(dāng)耦合系數(shù)為負(fù)時(shí)，只能將傳輸線電長(zhǎng)度設(shè)為-90度。AnsoftDesigner中電長(zhǎng)度為90度的理想傳輸線段所對(duì)應(yīng)的頻率可以是一個(gè)變量，隨著掃描頻率變化。AnsoftDesigner中理想傳輸線段的特性阻抗值可以為負(fù)值。仿真用電路軟件的選擇在ADS和MicrowaveOffic串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器中心頻率：7.5GHz帶寛：25MHz腔體Q值：4000反射損耗：-20dB串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

圖七、三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型圖七、三腔正交耦合濾波器導(dǎo)納變換器J圖八、導(dǎo)納變換器及其等效電路導(dǎo)納變換器J圖八、導(dǎo)納變換器及其等效電路三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路模型圖九、三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路模型圖九、三腔正交耦電路方程電路方程矩陣形式電路方程‘或矩陣形式電路方程‘或現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器端口歸一化圖十、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型端口歸一化圖十、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型源和負(fù)載與腔體之間的耦合系數(shù)源和負(fù)載與腔體之間的耦合系數(shù)歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合腔體的實(shí)際諧振頻率腔體的等效電容腔體的等效導(dǎo)納其中，是腔體品質(zhì)因數(shù)。歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系腔體之間的耦合腔體的等效電在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為J的理想傳輸線段表示J變換器。用什么表示J變換器？ZinZLZ0在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為J的理想傳輸線段表示J串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器中心頻率：7.5GHz帶寛：25MHz腔體Q值：4000反射損耗：-20dB串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能更多的計(jì)算實(shí)例

更多的計(jì)算實(shí)例例一、3腔濾波器的優(yōu)化倪大寧，“源-負(fù)載耦合交叉耦合濾波器綜合與設(shè)計(jì)”，西安電子科技大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2007.1例一、3腔濾波器的優(yōu)化倪大寧，“源-負(fù)載耦合交叉耦合濾波器綜合以后的結(jié)果綜合以后的結(jié)果存在的問題工作帶寬有一點(diǎn)偏；綜合以前對(duì)帶外的抑制特性不太明確；綜合產(chǎn)生的耦合系數(shù)在物理上能否實(shí)現(xiàn)不了解；綜合的結(jié)果不一定是唯一的。因此，需要用優(yōu)化方法對(duì)綜合以后的結(jié)果進(jìn)行篩選和修正。存在的問題工作帶寬有一點(diǎn)偏；優(yōu)化前后的比較優(yōu)化后的結(jié)果優(yōu)化前的結(jié)果優(yōu)化前后的比較優(yōu)化后的結(jié)果優(yōu)化前的結(jié)果新的耦合矩陣新矩陣舊矩陣新的耦合矩陣新矩陣舊矩陣化簡(jiǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化簡(jiǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)新的耦合矩陣源負(fù)載新的耦合矩陣源負(fù)載優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果例二、包含源與負(fù)載耦合的例子SmainAmari，“AdaptiveSynthesisandDesignofResonatorFiltersWithSource/Load-MultiresonatorCoupling”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.50,NO.8,AUGUST2002，P1696-1978中心頻率：26.453GHz;帶寬：41MHz零點(diǎn)頻率：f1=26.323GHz;f2=26.524GHz;f1=26.607GHz;例二、包含源與負(fù)載耦合的例子SmainAmari，“Ada資料的仿真結(jié)果資料的仿真結(jié)果Designer的仿真結(jié)果Designer的仿真結(jié)果例三、帶阻濾波器的例子

（同軸線連接）RichardJ.Cameron,YingWangandMingYu，“Direct-CoupledRealizationsforMicrowaveBandstopFilters”，2005例三、帶阻濾波器的例子

（同軸線連接）RichardJ.計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果例四、帶抑制諧振器的濾波器例四、帶抑制諧振器的濾波器文獻(xiàn)結(jié)果文獻(xiàn)結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果例五、含非諧振結(jié)點(diǎn)的濾波器電路仿真把非諧振節(jié)點(diǎn)應(yīng)用在濾波器設(shè)計(jì)中是Amari等人在2004年提出的。在不存在源與負(fù)載耦合的條件下，也可以實(shí)現(xiàn)最大數(shù)量為N的有限頻率傳輸零點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)得益于推出了它的電路模型。例五、含非諧振結(jié)點(diǎn)的濾波器電路仿真把非諧振節(jié)點(diǎn)應(yīng)用在濾波器設(shè)一個(gè)ComblineFilter的例子SmainAmari,“SynthesisofInlineFiltersWithArbitrarilyPlacedAttenuationPolesbyUsingNonresonatingNodes”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.53,NO.10,OCTOBER2005，P3075-3081一個(gè)ComblineFilter的例子SmainAmar資料給出的參數(shù)資料給出的參數(shù)含非諧振結(jié)點(diǎn)的電路模型SmainAmari,”NewBuildingBlocksforModularDesignofEllipticandSelf-EqualizedFilters”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.52,NO.2,FEBRUARY2004，P721-736含非諧振結(jié)點(diǎn)的電路模型SmainAmari,”NewB計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果仿真電路圖非諧振節(jié)點(diǎn)不含電抗分量仿真電路圖非諧振節(jié)點(diǎn)不含電抗分量仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能例六、含高階諧振器的濾波器仿真這個(gè)概念是Amari在2005年提出的。它的主要優(yōu)勢(shì)在多通帶濾波器。在低通帶，高階腔體可作為低階腔體的非諧振節(jié)點(diǎn)。反之，在高通帶，低階腔體可作為高階腔體的非諧振節(jié)點(diǎn)。例六、含高階諧振器的濾波器仿真這個(gè)概念是Amari在2005例六、含高階諧振器的濾波器仿真MarjanMokhtaari,JensBornemannandSmainAmari，“AdvancedFilterDesignUsingCross-CoupledNetworksWithHigher-OrderResonances”，inProc.,35thEur.Microw.Conf.,Paris,France,Oct.2005,P1423-1426例六、含高階諧振器的濾波器仿真MarjanMokhtaar拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和耦合矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和耦合矩陣仿真電路仿真電路S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延例七、箱形濾波器的等效電路RichardJ.Cameron,“AdvancedCouplingMatrixSynthesisTechniquesforMicrowaveFilters”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.51,NO.1,JANUARY20031，p1-10例七、箱形濾波器的等效電路RichardJ.Camero仿真電路仿真電路仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延另外一個(gè)箱形濾波器的例子另外一個(gè)箱形濾波器的例子資料上計(jì)算結(jié)果資料上計(jì)算結(jié)果濾波器等效電路濾波器等效電路仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延例八、異形結(jié)構(gòu)濾波器例八、異形結(jié)構(gòu)濾波器資料的計(jì)算結(jié)果資料的計(jì)算結(jié)果濾波器等效電路濾波器等效電路仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延例九、串行與并行電路的比較SmainAmari,”PhysicalInterpretationandImplicationsofSimilarityTransformationsinCoupledResonatorFilterDesign”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.55,NO.6,JUNE2007，P1139-1152例九、串行與并行電路的比較SmainAmari,”PhyS參數(shù)結(jié)果完全相同，損耗也相同。S參數(shù)結(jié)果完全相同，損耗也相同。兩種結(jié)構(gòu)的群時(shí)延也相同群時(shí)延兩種結(jié)構(gòu)的群時(shí)延也相同群時(shí)延但是，腔體儲(chǔ)能不同。串聯(lián)結(jié)構(gòu)腔體儲(chǔ)能但是，腔體儲(chǔ)能不同。串聯(lián)結(jié)構(gòu)腔體儲(chǔ)能腔體儲(chǔ)能不同。并聯(lián)結(jié)構(gòu)腔體儲(chǔ)能腔體儲(chǔ)能不同。并聯(lián)結(jié)構(gòu)腔體儲(chǔ)能例十、含移相段的電路仿真SmainAmari,“SynthesisandDesignofNovelIn-LineFiltersWithOneorTwoRealTransmissionZeros”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.52,NO.5,MAY2004P1464-1477例十、含移相段的電路仿真SmainAmari,“Synt文獻(xiàn)給出的結(jié)果文獻(xiàn)給出的結(jié)果Designer電路圖Designer電路圖Designer仿真結(jié)果S參數(shù)Designer仿真結(jié)果S參數(shù)Designer仿真結(jié)果群時(shí)延Designer仿真結(jié)果群時(shí)延Designer仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能Designer仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能另外源和負(fù)載都為復(fù)數(shù)的例子另外源和負(fù)載都為復(fù)數(shù)的例子Designer電路圖Designer電路圖Designer仿真結(jié)果S參數(shù)Designer仿真結(jié)果S參數(shù)Designer仿真結(jié)果群時(shí)延Designer仿真結(jié)果群時(shí)延Designer仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能Designer仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能例十一、雙通帶濾波器的仿真結(jié)果設(shè)計(jì)一個(gè)用于CDMA的濾波器，其工作的雙通帶分別為：825-835MHz、870-880MHz,則其中心頻率=852MHz，帶內(nèi)衰減小于1.5dB，0.78GHz以下及0.92GHz以上衰減大于40dB，端口反射系數(shù)小于-20dB。例十一、雙通帶濾波器的仿真結(jié)果設(shè)計(jì)一個(gè)用于CDMA的濾波器，仿真結(jié)果仿真結(jié)果謝謝！謝謝！廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真廣義切比雪夫?yàn)V波器的電路仿真大綱前言廣義切比雪夫?yàn)V波器串聯(lián)諧振電路的仿真模型廣義切比雪夫?yàn)V波器并聯(lián)諧振電路的仿真模型計(jì)算實(shí)例源與負(fù)載直接耦合濾波器電路模型含非諧振節(jié)點(diǎn)的濾波器電路模型含高次模節(jié)點(diǎn)的濾波器電路模型幾種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型源與負(fù)載為復(fù)阻抗的廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型多通帶廣義切比雪夫?yàn)V波器電路模型大綱前言電路仿真的意義電路模型反映了濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過電路模型可以建立幾何結(jié)構(gòu)與濾波器參數(shù)之間的聯(lián)系。通過電路模型，可以對(duì)濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化?？梢钥s短研制周期。電路仿真的意義電路模型反映了濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過電路模型可廣義切比雪夫?yàn)V波器的等效電路圖一、A.E.Atia的n

腔耦合濾波器等效電路模型廣義切比雪夫?yàn)V波器的等效電路圖一、A.E.Atia的n正交耦合濾波器的串聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的串聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器一個(gè)諧振腔既可以用串聯(lián)諧振回路表示也可以用并聯(lián)諧振回路表示。當(dāng)我們使用串聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí)，腔之間的耦合用K變換器表示。當(dāng)我們使用并聯(lián)諧振回路表示諧振腔時(shí)，腔之間的耦合用J變換器表示。我們先考慮一個(gè)不包括源和負(fù)載耦合三腔正交耦合濾波器。正交耦合濾波器一個(gè)諧振腔既可以用串聯(lián)諧振回路表示也可以用并3腔正交耦合濾波器的電路模型圖二、3腔正交耦合濾波器的電路模型3腔正交耦合濾波器的電路模型圖二、3腔正交耦合濾波器的電路模3腔正交耦合濾波器的電路模型

3腔正交耦合濾波器的電路模型K變換器的等效電路根據(jù)電路理論，阻抗變換器可以用一個(gè)具有電抗特性的T形網(wǎng)絡(luò)表示。T型網(wǎng)絡(luò)電抗元件的電抗值就是它們的變比。如果是磁耦合，K變換器的等效電路為圖中的（a）。如果是電耦合，K變換器的等效電路為圖中的（b）。圖三、K變換器的等效電路K變換器的等效電路根據(jù)電路理論，阻抗變換器可以用一個(gè)具有電3腔正交耦合濾波器的等效電路模型圖四、3腔正交耦合濾波器的串聯(lián)諧振回路等效電路模型3腔正交耦合濾波器的等效電路模型圖四、3腔正交耦合濾波器的3腔正交耦合濾波器的電路方程3腔正交耦合濾波器的電路方程矩陣形式的電路方程或，上述方程可以寫成如下的矩陣形式：其中，是的阻抗矩陣。矩陣形式的電路方程或，上述方程可以寫成如下的矩陣形式：其中阻抗矩陣阻抗矩陣現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件歸一化阻抗矩陣歸一化阻抗矩陣可以寫成下面的形式，歸一化阻抗矩陣歸一化阻抗矩陣可以寫成下面的形式，n腔正交耦合濾波器矩陣方程的一般形式

n腔正交耦合濾波器矩陣方程的一般形式低通原型和帶通濾波器之間的變換低通到帶通的頻率變換式為：其中，分別為上下邊帶頻率；為通帶中心頻率；為分?jǐn)?shù)帶寛。是歸一化頻率。低通原型和帶通濾波器之間的變換低通到帶通的頻率變換式為：濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口歸一化

圖六、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)端口歸一化圖六、三腔正交耦合濾現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件包括源與負(fù)載耦合的濾波器電路方程正交耦合濾波器電路方程的一般形式

其中：或包括源與負(fù)載耦合的濾波器電路方程正交耦合濾波器電路方程的一般包括源與負(fù)載耦合的濾波器的歸一化耦合矩陣包括源與負(fù)載耦合的濾波器的歸一化耦合矩陣腔體的等效電容腔體的等效阻抗其中，是腔體品質(zhì)因數(shù)。歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)的關(guān)系腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合腔體諧振頻率腔體的等效電容歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)的關(guān)系腔體之間的耦合在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為K的理想傳輸線段表示K變換器。用什么表示K變換器？ZinZLZ0在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為K的理想傳輸線段表示K仿真用電路軟件的選擇在ADS和MicrowaveOffice軟件中電長(zhǎng)度為90度的理想傳輸線段對(duì)應(yīng)的頻率是一個(gè)固定值。ADS和MicrowaveOffice中理想傳輸線段的特性阻抗值不能為負(fù)值。當(dāng)耦合系數(shù)為負(fù)時(shí)，只能將傳輸線電長(zhǎng)度設(shè)為-90度。AnsoftDesigner中電長(zhǎng)度為90度的理想傳輸線段所對(duì)應(yīng)的頻率可以是一個(gè)變量，隨著掃描頻率變化。AnsoftDesigner中理想傳輸線段的特性阻抗值可以為負(fù)值。仿真用電路軟件的選擇在ADS和MicrowaveOffic串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器中心頻率：7.5GHz帶寛：25MHz腔體Q值：4000反射損耗：-20dB串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型

圖七、三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路電路模型正交耦合濾波器的并聯(lián)型等效電路模型圖七、三腔正交耦合濾波器導(dǎo)納變換器J圖八、導(dǎo)納變換器及其等效電路導(dǎo)納變換器J圖八、導(dǎo)納變換器及其等效電路三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路模型圖九、三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路三腔正交耦合濾波器的并聯(lián)諧振回路等效電路模型圖九、三腔正交耦電路方程電路方程矩陣形式電路方程‘或矩陣形式電路方程‘或現(xiàn)代濾波器設(shè)計(jì)講座(21)課件N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器N腔正交耦合濾波器端口歸一化圖十、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型端口歸一化圖十、三腔正交耦合濾波器歸一化等效電路模型源和負(fù)載與腔體之間的耦合系數(shù)源和負(fù)載與腔體之間的耦合系數(shù)歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系腔體之間的耦合腔體與源或負(fù)載之間的耦合源與負(fù)載之間的耦合腔體的實(shí)際諧振頻率腔體的等效電容腔體的等效導(dǎo)納其中，是腔體品質(zhì)因數(shù)。歸一化耦合系數(shù)與電路參數(shù)之間的關(guān)系腔體之間的耦合腔體的等效電在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為J的理想傳輸線段表示J變換器。用什么表示J變換器？ZinZLZ0在電路中用電長(zhǎng)度為90度，特性阻抗值為J的理想傳輸線段表示J串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器中心頻率：7.5GHz帶寛：25MHz腔體Q值：4000反射損耗：-20dB串聯(lián)諧振等效電路模型4階交叉耦合濾波器串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型串聯(lián)諧振等效電路模型電路模型計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果S參數(shù)：計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果群時(shí)延計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能計(jì)算結(jié)果腔體儲(chǔ)能更多的計(jì)算實(shí)例

更多的計(jì)算實(shí)例例一、3腔濾波器的優(yōu)化倪大寧，“源-負(fù)載耦合交叉耦合濾波器綜合與設(shè)計(jì)”，西安電子科技大學(xué)，碩士學(xué)位論文，2007.1例一、3腔濾波器的優(yōu)化倪大寧，“源-負(fù)載耦合交叉耦合濾波器綜合以后的結(jié)果綜合以后的結(jié)果存在的問題工作帶寬有一點(diǎn)偏；綜合以前對(duì)帶外的抑制特性不太明確；綜合產(chǎn)生的耦合系數(shù)在物理上能否實(shí)現(xiàn)不了解；綜合的結(jié)果不一定是唯一的。因此，需要用優(yōu)化方法對(duì)綜合以后的結(jié)果進(jìn)行篩選和修正。存在的問題工作帶寬有一點(diǎn)偏；優(yōu)化前后的比較優(yōu)化后的結(jié)果優(yōu)化前的結(jié)果優(yōu)化前后的比較優(yōu)化后的結(jié)果優(yōu)化前的結(jié)果新的耦合矩陣新矩陣舊矩陣新的耦合矩陣新矩陣舊矩陣化簡(jiǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)化簡(jiǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)新的耦合矩陣源負(fù)載新的耦合矩陣源負(fù)載優(yōu)化結(jié)果優(yōu)化結(jié)果例二、包含源與負(fù)載耦合的例子SmainAmari，“AdaptiveSynthesisandDesignofResonatorFiltersWithSource/Load-MultiresonatorCoupling”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.50,NO.8,AUGUST2002，P1696-1978中心頻率：26.453GHz;帶寬：41MHz零點(diǎn)頻率：f1=26.323GHz;f2=26.524GHz;f1=26.607GHz;例二、包含源與負(fù)載耦合的例子SmainAmari，“Ada資料的仿真結(jié)果資料的仿真結(jié)果Designer的仿真結(jié)果Designer的仿真結(jié)果例三、帶阻濾波器的例子

（同軸線連接）RichardJ.Cameron,YingWangandMingYu，“Direct-CoupledRealizationsforMicrowaveBandstopFilters”，2005例三、帶阻濾波器的例子

（同軸線連接）RichardJ.計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果例四、帶抑制諧振器的濾波器例四、帶抑制諧振器的濾波器文獻(xiàn)結(jié)果文獻(xiàn)結(jié)果計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果例五、含非諧振結(jié)點(diǎn)的濾波器電路仿真把非諧振節(jié)點(diǎn)應(yīng)用在濾波器設(shè)計(jì)中是Amari等人在2004年提出的。在不存在源與負(fù)載耦合的條件下，也可以實(shí)現(xiàn)最大數(shù)量為N的有限頻率傳輸零點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)得益于推出了它的電路模型。例五、含非諧振結(jié)點(diǎn)的濾波器電路仿真把非諧振節(jié)點(diǎn)應(yīng)用在濾波器設(shè)一個(gè)ComblineFilter的例子SmainAmari,“SynthesisofInlineFiltersWithArbitrarilyPlacedAttenuationPolesbyUsingNonresonatingNodes”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.53,NO.10,OCTOBER2005，P3075-3081一個(gè)ComblineFilter的例子SmainAmar資料給出的參數(shù)資料給出的參數(shù)含非諧振結(jié)點(diǎn)的電路模型SmainAmari,”NewBuildingBlocksforModularDesignofEllipticandSelf-EqualizedFilters”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.52,NO.2,FEBRUARY2004，P721-736含非諧振結(jié)點(diǎn)的電路模型SmainAmari,”NewB計(jì)算結(jié)果計(jì)算結(jié)果仿真電路圖非諧振節(jié)點(diǎn)不含電抗分量仿真電路圖非諧振節(jié)點(diǎn)不含電抗分量仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能例六、含高階諧振器的濾波器仿真這個(gè)概念是Amari在2005年提出的。它的主要優(yōu)勢(shì)在多通帶濾波器。在低通帶，高階腔體可作為低階腔體的非諧振節(jié)點(diǎn)。反之，在高通帶，低階腔體可作為高階腔體的非諧振節(jié)點(diǎn)。例六、含高階諧振器的濾波器仿真這個(gè)概念是Amari在2005例六、含高階諧振器的濾波器仿真MarjanMokhtaari,JensBornemannandSmainAmari，“AdvancedFilterDesignUsingCross-CoupledNetworksWithHigher-OrderResonances”，inProc.,35thEur.Microw.Conf.,Paris,France,Oct.2005,P1423-1426例六、含高階諧振器的濾波器仿真MarjanMokhtaar拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和耦合矩陣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和耦合矩陣仿真電路仿真電路S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體的儲(chǔ)能仿真結(jié)果群時(shí)延仿真結(jié)果群時(shí)延例七、箱形濾波器的等效電路RichardJ.Cameron,“AdvancedCouplingMatrixSynthesisTechniquesforMicrowaveFilters”，IEEETRANSACTIONSONMICROWAVETHEORYANDTECHNIQUES,VOL.51,NO.1,JANUARY20031，p1-10例七、箱形濾波器的等效電路RichardJ.Camero仿真電路仿真電路仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果S參數(shù)仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果各個(gè)腔體儲(chǔ)能仿真結(jié)果