一種UHF波段帶通濾波器的設(shè)計和制作

一種UHF波段帶通濾波器的設(shè)計和制作為了掌握微波濾波器的制作原理及設(shè)計方法，實現(xiàn)一種UHF波段帶通濾波器的設(shè)計和制作。該設(shè)計采用了既定指標(biāo)確定濾波器的形式（橢圓函數(shù)LC帶通濾波器），以橢圓函數(shù)為理論基礎(chǔ)，通過軟件仿真、版圖制作、加工，并通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行調(diào)試、測試，從而制作成功滿足指標(biāo)的UHF波段帶通濾波器。要設(shè)計一個濾波器，首先要分析濾波器的技術(shù)指標(biāo)，選擇合適的濾波器形式，確定濾波器的級數(shù)，分析濾波器的帶外特性以及通帶特性，估算濾波器中心衰減和帶外抑制的大小，對濾波器進(jìn)行合理的設(shè)計與計算，最后要對濾波器進(jìn)行仿真優(yōu)化，直至達(dá)到滿意的技術(shù)指標(biāo)。引言濾波器類型的選擇可根據(jù)濾波器設(shè)計的帶寬等指標(biāo)和具體的應(yīng)用場合來選擇。相對帶寬在20%以下的為窄帶濾波器，應(yīng)選用窄帶濾波器的設(shè)計方法來設(shè)計；相對帶寬在40%以上的為寬帶濾波器，應(yīng)選用寬帶濾波器的設(shè)計方法來設(shè)計；而介于兩者之間的為中等帶寬濾波器。由上面的指標(biāo)可以看出本濾波器是窄帶帶通濾波器。采用巴特沃斯濾波器來設(shè)計可以使通帶內(nèi)具有最大平坦的幅頻響應(yīng)；而切比雪夫濾波器的好處是：帶外抑制好，但是帶內(nèi)有一定的波動；本文設(shè)計的濾波器要求帶外近端抑制良好（可以用切比雪夫濾波器或橢圓函數(shù)濾波器來實現(xiàn)，但是從后面的分析看要使用LC濾波器，而用LC濾波器的話，使用切比雪夫形式電路元件的值過于小，很難實現(xiàn)，這個可以用軟件仿真來說明），以此可以看出，用橢圓函數(shù)濾波器更適合。微帶濾波器通過采用不同的襯底材料可以在很大的頻率范圍內(nèi)應(yīng)用（從幾百MHz到幾十GHz）；同軸濾波器由于其微小的尺寸，制作精度很難達(dá)到；波導(dǎo)濾波器在小信號電平上，它的頻率基本是8~100GHz；陶瓷介質(zhì)濾波器體積大，形狀因子與品質(zhì)因數(shù)較小；LC濾波器適用于本濾波器頻段，且較容易制作和調(diào)試。綜上，本設(shè)計采用：橢圓函數(shù)LC帶通濾波器進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計指標(biāo)如下：中心頻率為450MHz；工作帶寬為20MHz；帶內(nèi)插損為＜3dB；帶外抑制為-40dBo1、關(guān)于濾波器階數(shù)N的選擇濾波器級數(shù)N是一個重要的參數(shù)，它的選擇直接影響到濾波器的性能，特別是濾波器的插損和帶外特性，所以N的選擇非常重要。先對可能用到的一些概念和公式進(jìn)行簡單的說明。對于終端短路式濾波器其濾波器級數(shù)N應(yīng)滿足下面關(guān)系式:In一in r—1"+Q2對于終端開路式濾波器其濾波器級數(shù)N應(yīng)滿足下面關(guān)系式:1L-3In>3+(2)In式中：￡=(10In一in r—1"+Q2對于終端開路式濾波器其濾波器級數(shù)N應(yīng)滿足下面關(guān)系式:1L-3In>3+(2)In式中：￡=(10歷-以，4為通帶波紋〃尸培。產(chǎn)tg要23。里察；，2.3等；fa是所需阻帶衰減的頻率；r/O 4)a=lO20，匕是所需阻帶哀減對于窄帶濾波器，有:In故上面公式可簡化為:"1+1崎lgJ(4)(3)對于窄帶濾波器:故式（4）可簡化為：M>ig“1g圖 （5）對于帶通濾波器，起相對帶寬小于20臨所以其屬于窄帶濾波器。由上面的公式可以算出：N必須大于或等于3,才