《現(xiàn)代微波濾波器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》讀書筆記

1、第一章微波濾波器的地位、發(fā)展和選用1.1 概述本章的目的是：(1)對微波濾波器提供一個綱要性的介紹，以便從品種繁多、性能各異的微波濾波器選用所需的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法。(2)簡要地討論微波濾波器的在微波工程中的地位、發(fā)展和應(yīng)用，以使讀者明確，本書的對象不僅是微波濾波器的研制人員，而且可能為更廣大的讀者服務(wù)，例如需要寬頻帶天線饋電設(shè)備的天線研制人員；需要寬頻帶阻抗匹配裝置的微波電子器件的研制人員；需要微波時延網(wǎng)絡(luò)的總體工程技術(shù)人員，以及其他特殊微波電路設(shè)計(jì)的廣大工程技術(shù)人員等等。1.2 微波濾波器的進(jìn)展這里只對近年來的主要進(jìn)展和發(fā)展趨勢作一簡單的概括。(1)從個別應(yīng)用到一般應(yīng)用隨著微波理論和技術(shù)的發(fā)展

2、，微波波段中電子設(shè)備的增多、頻譜的擁擠，加之電子對抗技術(shù)的普遍應(yīng)用，促使微波濾波器在應(yīng)用的廣度和深度上都進(jìn)展極大。(2)設(shè)計(jì)方法從繁到簡、從粗糙到精確(3)形式多樣和元件化、標(biāo)準(zhǔn)化由于應(yīng)用廣泛和設(shè)計(jì)制造工藝的進(jìn)展，微波濾波器已從極少的幾個品種發(fā)展到數(shù)以十記的結(jié)構(gòu)類型。一些常用的結(jié)構(gòu)已元件化和標(biāo)準(zhǔn)化。印刷電路式或微波集成電路式的微波濾波器亦開始廣泛研制。(4)與其他有源或無源的微博元件和器件的結(jié)合日益密切現(xiàn)在，微波濾波器已成為無源微波元件的主角之一，它不僅能完成本身的任務(wù)，而且還代替其他一些微波元件的功能，或者把另外一些微波元件看成微波濾波器結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體器件工藝飛躍進(jìn)步及其向更高頻的發(fā)展，

3、已使得微波濾波器技術(shù)也用于各種半導(dǎo)體器件中，例如倍頻器、變頻器、放大器以及二極管相移器、開關(guān)和調(diào)制器等等，在微波集成電路中它們結(jié)合成一個整體。(5)各種新型材料用于微波濾波器微波材料的進(jìn)步及其在微波濾波器中的應(yīng)用，大大地提高了濾波器的性能。例如微波鐵氧體、鐵電體、等離子體、超導(dǎo)體都已開始成功地用于微波濾波器中。(6)調(diào)諧的高速和自動化眾所周知，當(dāng)初微波單腔諧振器的調(diào)諧已相當(dāng)困難，更不用說多個諧振器組合成的濾波器了。但現(xiàn)在已可對微波濾波器進(jìn)行快速電調(diào)，例如軌鐵石榴石磁調(diào)濾波器和變?nèi)莨茈娬{(diào)濾波器就是最好的范例。(7)向新波段進(jìn)軍人們對毫米波和亞毫米波濾波器的興趣正在日益增長，研制這一新波段的濾波器

4、除發(fā)展厘米波波段已有的技術(shù)外，還廣泛引用光學(xué)上的成果。可以預(yù)料，隨著新型功率源和傳輸線的研制，這些新波段濾波器的研制工作將更加活躍。1.3 微波濾波器的流程圖.1可用唯時金c可用魔雄什一雇明展號*1COJS0號出設(shè)貨一近以*由U.AL盾波通技者溝流用的補(bǔ)充說明：(1)區(qū)別于低頻濾波器，微波濾波器的主要特點(diǎn)之一就是其尺寸可與波長相比擬。因而當(dāng)波長變化時，它必然表現(xiàn)出周期特性，即濾波器除主響應(yīng)外，還有周期性的副響應(yīng)。因此，其第二個附加響應(yīng)的位置常是一個十分重要的指標(biāo)。(2)描述微波濾波器響應(yīng)優(yōu)劣的指標(biāo)之一是從通帶過渡到阻帶的快慢，稱之為響應(yīng)的“邊緣陡度”或?yàn)V波器的“選擇性”。(3)在分析微波濾波器

5、時，常忽略其諧振器的損耗，但事實(shí)上諧振器的Q值是有限的。無載Q值越高，對于一定的相對帶寬，該濾波器通帶的插入衰減就越小，因此無載Q值也是選用濾波器時應(yīng)當(dāng)注意的問題。1.4 常用微波濾波器的比較(1)直接耦合或1/4波長耦合諧振器濾波器這是一種端耦合濾波器，它適用于同軸線、帶狀線、波導(dǎo)各種形式。其設(shè)計(jì)方法有而，一是基于集總元件低通原型，另一是基于階梯阻抗變換器原型。前法適用于較小的相對帶寬«20%)和中等通帶紋波的窄帶帶通濾波器的設(shè)計(jì)，而后法則適用于較大的相對帶寬(>20%乃至倍頻程)和較小的通帶紋波(例如0.01dB)的寬帶帶通或高通濾波器的設(shè)計(jì)。實(shí)用中，同軸線高通濾波器以這種

6、結(jié)構(gòu)最為流行。在波導(dǎo)帶通濾波器中，它是最簡單應(yīng)用最廣而性能又相當(dāng)優(yōu)良的形式。顯然，當(dāng)做成同軸線或帶狀線形式時，需要介質(zhì)支撐。(2)平行耦合式帶通濾波器當(dāng)諧振器不用端耦合，而用邊耦合時，則較大的不太精確的間隙是可行的，從而制造容易。有開路耦合線和短路耦合線兩種對偶形式。較少用于寬帶，窄帶應(yīng)用廣泛，用印刷電路的開路平行耦合線形式卻非常方便。然而，其阻帶特性并不十分理想。(3)交指型帶通濾波器其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)實(shí)，性能優(yōu)良，制造公差要求低，有適用于各種帶寬的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法，故應(yīng)用極廣。有終端短路和終端開路兩種基本形式，前者適于窄帶，后者適于寬帶，既可做成印刷薄帶形式，又可做成圓桿或矩形桿自撐式，還可用人

7、為地電容加載來減小體積。(4)梳妝線帶通濾波器這是一種結(jié)構(gòu)更為緊湊的濾波器。在許多方面，它與電容加載的交指型濾波器很相似，但它所有的電容都加在同一邊。諧振器長度取決于加載電容的大小，通常為1/8波長。其衰減特性不對稱，故適于需要寬阻帶應(yīng)用的場所?，F(xiàn)用的設(shè)計(jì)方法只適于窄帶設(shè)計(jì)。(5)帶阻濾波器波導(dǎo)型的帶阻濾波器只適于窄帶，而TEM帶阻濾波器則有適于各種帶寬的優(yōu)良結(jié)構(gòu)。(6)橢圓函數(shù)型濾波器在各種濾波器響應(yīng)中，橢圓函數(shù)響應(yīng)是最為優(yōu)越的，因?yàn)?，這種類型的濾波器通帶和阻帶均為等波紋特性，陡度較大，因此同樣的選擇性，它可以有更為緊湊的結(jié)構(gòu)。1.5用濾波器來分離和疊加信號濾波器結(jié)構(gòu)最直接最基本的應(yīng)用當(dāng)然是

8、抑制不需要的信號頻率，而使需要的信號頻率順利傳輸。實(shí)用中常把幾個濾波器組合成雙工器或多工器，以分離或疊加信號。圖1.5.2為一個三信道多工器示意圖，它能將24千MHz的信號分到三個信道中，為了使輸入端電壓駐波比很低，必須專門設(shè)計(jì)各信道濾波器和特殊的接頭匹配網(wǎng)絡(luò)。反之，如果將圖中信號流的方向反過來，就可以使三個信道的信號疊加在一起。顯然，如果不用多工器而直接將各分信道用簡單的傳輸線接頭來疊加，則由于反射和泄露，將造成很大的能量損耗。m嘉通通也一阻用F千宛砧±卦.I升*a*冊2i1_之述九生千變.-L砧T¥丸幃三值道基工族.示*超1 .6阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和耦合結(jié)構(gòu)為了使信號源和負(fù)載

9、間無反射傳輸，需要恰當(dāng)設(shè)計(jì)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和耦合網(wǎng)絡(luò)。可以證明,有效的寬頻帶阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和耦合結(jié)構(gòu)必須是濾波器結(jié)構(gòu)。1.7時延網(wǎng)絡(luò)和慢波結(jié)構(gòu)有時需要使微波能量延遲若干時間，用一段微波傳輸線當(dāng)然可達(dá)到此目的，但不方便，若利用微波濾波器的時延特性，則可順利地達(dá)到此目的。第二章現(xiàn)代微波濾波器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2 .1概述濾波器特性可用其頻率響應(yīng)來描述，按其特性不同，可分成低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。(|*> El J I-1也庖交該嘉靖坦(1)景平址型(h)切比雪夫型(c)切比警美熨慢方中(d)福性型工1與高0律僮“快歸() 季堀些Q0切比曾充彝g 切比擊去變或IT <d) 函如

10、加O *卓(町用LIT替老看拄器盛 W *平加津(b)切比雪大型fG比p夫*帙B邙5町旗®(曲圖，】T得型施塞爆哨且£力平臨甲S，印比H夫電電比拼曜空(d'|韓聞瑞白出3 .2濾波器的轉(zhuǎn)移函數(shù)和衰減濾波器設(shè)計(jì)的最終目的，是根據(jù)給定的傳輸特性要求，用一個網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。表征濾波器傳輸特性的方法有很多，這里主要討論綜合濾波器時最有用的幾個函數(shù)，即轉(zhuǎn)移函數(shù)和工作衰減，以及與它們有關(guān)的物理量。(1)電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)和傳輸函數(shù)(2)功率轉(zhuǎn)移函數(shù)與插入衰減(3)反射系數(shù)、電壓駐波比與衰減的關(guān)系和%f分貝p0JD0Q10D也假02ali1.DIM4So.n?aM»J.28M91

11、O.OWJOOJ.DL6T62爪力加即1,11206U.CTWtOT1.U99U0mM»0.4W5UU1出JHd蚯1/DUWojwixiaL“門胤O.OW70DLQ2S7L70m0的，LS1I55JD.OWWHJi.orsi?tlOUHJDtfrWifi97Q.noir900L029210njoo閱。Os5(H)OaD1.92MOO胸I.MOIH瓦布ODMOiJ.UIVflO.UU2OML«u»yDJUDIXJJ2.25&4U8通MTtNOt.n5W7+D.floraool.WBSO.fKHOOO，調(diào)駕總肌9制0002.52WM20.01)5000L比S2

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13、。影象阻抗的定義：當(dāng)一個無源線性四端網(wǎng)絡(luò)的輸出端接上某一阻抗ZI2,則從網(wǎng)絡(luò)輸入端向網(wǎng)絡(luò)看去的輸入阻抗就等于乙1；如果把阻抗ZI1接在網(wǎng)絡(luò)的輸入端，而由網(wǎng)絡(luò)的輸出端向網(wǎng)絡(luò)看去的輸入阻抗就等于Zi2。如圖所示，則在此網(wǎng)絡(luò)兩端互成影象關(guān)系的阻抗Zi1和Zi2稱為“網(wǎng)絡(luò)的影象阻抗”“影象傳輸函數(shù)”的定義是：在四段網(wǎng)絡(luò)兩端接以相應(yīng)的影象阻抗的工作條件下，它的輸入端復(fù)功率與輸出端復(fù)功率之比的自然對數(shù)之半，稱為四端網(wǎng)絡(luò)的“影象傳輸函數(shù)”。影象參數(shù)與一般電路參數(shù)以及開路阻抗和短路導(dǎo)納間的關(guān)系：衰£31用一般電躇,費(fèi)以及開路阻擾和懈易導(dǎo)納衰示毋於事敷崽常管歐用ABCD舞數(shù)蜀“z用V,工用X便的混合落

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15、r2t=2融Cfiifar%尸-t/Y；nnJh r%一¥“¥打了山ctfih f2 .4歸一化低通原型濾波器2 . 5最平坦低通原型濾波器2 . 6切比雪夫低通原型濾波器2 .7雙終端低通原型濾波器的對稱性所有最平坦低通原型和奇數(shù)個元件的切比雪夫低通原型都是對稱的。2 .8只有一種電抗元件的低通原型濾波器（1）阻抗變換器和導(dǎo)納變換器匿阻抗受麋器和導(dǎo)納變排罵的定義(2)只有一種電抗元件的低通原型圖2.82(a)是由阻抗變換器K和串聯(lián)電感所構(gòu)成的低通原型，圖2.82(b)是由導(dǎo)納變換器J和并聯(lián)電容所構(gòu)成的低通原型，兩者互為對偶。（*）CM圖R有一加電抗元件的抵通瓶型媒臺以上結(jié)

16、果得出各阻抗變換器的設(shè)計(jì)公式是（2.8-12）式中Ra,田日，L.*是任意選定的。用同樣方法，可以推導(dǎo)出圖2.3-2W的各導(dǎo)納變換器導(dǎo)納的設(shè)計(jì)公式為（2,73）仃后匚5 g£包i式中心.，G打C“，C上一C”是玨麻選定的©2.9橢圓函數(shù)低通原型濾波器它的參數(shù)須用橢圓函數(shù)來橢圓函數(shù)低通原型濾波器的通帶和阻帶都具有切比雪夫紋波,進(jìn)行計(jì)算，故稱為“橢圓函數(shù)濾波器”。圖稿呻函數(shù)低通值型的痢率峋應(yīng)2.10低通原型濾波器的時延特性(1)濾波器時延特性的一般概念濾波器的電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)Ea/El的相位，稱為“濾波器的傳輸相位”，即此濾波器上在任一頻率上的相位延遲是(2J0-2)而其群延遲是a

17、 to(2.10*3)(2)最平坦時間延遲原型濾波器(3)幾種原型濾波器群延遲特性的比較«的干相孰引法廢的相修修酎2.11 頻率變換(1)由低通到高通的頻率變換(2)由低通到帶通的頻率變換(3)由低通到帶阻的頻率變換表311T刊出上述養(yǎng)變換式及其元怦值間的跳算美系.«=Ml率交盤及元件推薯枇N岐S類盥爨徭空他式d元件變累送林慎的推坦避吊也通到霸通叫W3；相送的邊題1率叫=我獨(dú)帶邊期率1'白-mr*-|-1|crYW-士一謁Li“M5K怔通利蒂通匕三一經(jīng))W；#&|a*v-%-3LUa叫上帝邊廝率5下需以黠率-_A-J*MVfl1一3:兄E_J%產(chǎn)哂，口司H(

18、WL/(r皿帆c'J9r%據(jù)則希吼馬JLf旦.改)卬'V川/cHF-f一位:匚EL4»渴/,Ce叫2.12 元件損耗對濾波器的影響任何構(gòu)成實(shí)際微波濾波器的元件都是有損耗的，即元件的Q值是有限的，這些損耗將使濾波器的通帶衰減增高，而使阻帶衰減降低。在由低通原型濾波器設(shè)計(jì)微波濾波器時，最方便的辦法是找出微波濾波器元件Q值與原型濾波器中元件損耗的關(guān)系，在確定元件損耗對原型濾波器響應(yīng)的影響，這樣即可得到有限元件Q值對微波濾波器通帶和阻帶衰減的影響。下面就分別討論元件損耗對低通原型濾波器的通帶衰減及阻帶衰減的影響。第三章微波濾波器元件1.1 概述本章的目的是明確設(shè)計(jì)參數(shù)與微波濾

19、波器結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，這里扼要地歸納一下設(shè)計(jì)微波濾波器最常用的同軸線、帶狀線和波導(dǎo)的有關(guān)公式、資料和數(shù)據(jù)，以備設(shè)計(jì)之用。1.2 橫電磁波傳輸線的一般性質(zhì)在常用的微波傳輸線中，平行雙導(dǎo)線、同軸線、帶狀線上所傳輸?shù)碾姶挪ㄖ髂＃鶠闄M電磁波，簡稱為TEM波。«1傳施線的常用烝啜一竟事相更輕泥把攆借常猿=£(K+jwLK。+黃M相序黨岐MT的.胤g=WVLC*Y的次At構(gòu)性密就工”口71,灣人阻坑".42.土.泮hr，r*+ZLanhr/工“'4+周W，市館育域的*人航怔/*mElTi端=jZjlan3t開搭蝮的，兒碼杭時尸59Z*srhfi工fZflCfAI的奇靠

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28、.WS5鋤1DLIH札加U3,O7JMM制必25*715.50*師U!JU現(xiàn)»2IJ.173；Q.W2MJJI103.W9.10U2.1O5弱.M2M.IC27I,.«工也知用九次丸加1JJ.out必w工爪修5.B0】詼3弼九冊“JJ踹1刑,M2LBJD47J.«J257.2455.«1“心聃附G7%像上皿翊，皿3O7.4JI九如”4/小1鈾期22IJ8UJ5.M25R,a7U9.404L.40小M?5v,b«，推帆聞億W224.1Di77vm26Q.4BS勺泗43.002?5.5ifi.76.(10熊】金門11LJM九旬mw44.OU工整&q

29、uot;網(wǎng)n.M>新I-”H2,Z30W仙1lit.0045.00SD.OOZ6MJ初Hl.161L00IU.771料加2現(xiàn)地El.Wj例114.CH71Z.OOH».W|V.0D2刎9屆M*22n”*.g拍11.00mjJn曲2UJIMM承*7口如115111M.oal”工”但胸2史L&4NN.Mj26Srh457,00116.£7415.00162；3"150.de叩JTS7.ie117.554tft.uuJ4ij«1.«'MM1有3川指1制5瀉2J£b91I"W即7MIII九1如LS.QD171.

30、J412珥00曾B.ew設(shè)LW>268.4H兀為1通oe1九皿176.544H.D023».P3MM9,1427SWh2D.aiOmm1班61nl55.00W.DD7冏1ZIM5fl.DD112,54556.0024IJS491.DC門“，4M，拉福22.DI)57,002蛭T睛V2JB#1JJ»7.801ULI3U7.W5S.DQ24JJ35：9九DO271,768九中11九q萩21.DO：分.00244,«3VI.W272.H.0012工制例”制60rOT245,1M.WJ27丸0+4MM61.00241.412MJI0i7LaiJ1.20】乩101IV

31、7.6Bb2.OD247.45?97r(JO工泊，四$九如1葡.鮑7”.伽1好力儀凡囪24民,4結(jié)fflrMZM.Wir.Mi研耳巾M.W2+9.MO27S.5I4機(jī)50甌EH34.00如，襯】鬲必而必冽100.00Z7fi.H91.4 帶狀線的特性及其設(shè)計(jì)圖表1.5 平行耦合帶狀線的特性及其設(shè)計(jì)圖表許多帶狀線元件是利用平行導(dǎo)體間所存在的自然耦合構(gòu)成，例如平行耦合線構(gòu)成的濾波器、定向耦合器、平衡-不平衡變換器，以及梳妝線濾波器、交指型濾波器等。平行耦合線的一些主要結(jié)構(gòu)示于圖3.5-1中，其中（a）、（b）、（c）主要用于弱耦合元件中；而（d）、（e）、（f）、（g）主要用于強(qiáng)耦合元件中。這種平

32、行耦合線的特性可以用偶模阻抗Z0e和奇模阻抗Z0o來表征。Z0e定義為方向相同的電流通過兩線時，一線對地的特性阻抗;Zoo定義為方向相反的電流通過兩線時，一線對地的特性阻抗。< 卜中*| J干二小一4一#圖3J-1幾斡平行他含緋的喊dt圖<b)商模W A«網(wǎng)3.寫2的面平號播合海帶的信樽和奇格電力戰(zhàn)分有1.6 平行耦合矩形桿帶狀線1.7 傳輸線的不連續(xù)性(1)同軸線直徑的改變無論同軸線的內(nèi)導(dǎo)體、外導(dǎo)體或兩者的直徑發(fā)生階躍變化時，階梯處呈現(xiàn)一并聯(lián)等效電容Cd,其數(shù)據(jù)可用圖3-7.2求得。這些等效電路是當(dāng)工作頻率低于第一個高次模的截止頻率時才成立。2內(nèi)外鼾R電和斯4丁|同命質(zhì)

33、的不匯nrt強(qiáng)北/成他is4 勤4/1小神CCK 1.2日段鐘悌的過餐電客(2)帶狀線中心導(dǎo)帶寬度的改變帶狀線中心導(dǎo)帶寬度的階梯改變，其效應(yīng)等效于一個與線向串聯(lián)的的感抗，該感抗的計(jì)算公式如下等依電費(fèi)Aii1吊式城階抑止底片在電用通常，此值很小，可以忽略。(3)帶狀線直角拐彎如圖3.7-4所示的帶狀線，中心導(dǎo)帶拐成直角，拐角外邊截成斜線，以降低拐角處的電壓駐波比。該圖實(shí)用于接地板間距與波長之比為b/X=0.0847,其它尺寸可由圖中曲線查出。用L"于甲口他地我歸案毛總物署將甯門嫁電容(5)帶狀線T形接頭如圖3.7-6(a)所示的對稱帶狀線 T形接頭，可用圖3.7-6 (b)的等效電路來

34、表示。(1?蹊現(xiàn)圖等效電路國上7-6帶狀線T形摟頭及其等效電路1.8 傳輸線諧振器在許多微波濾波器的設(shè)計(jì)中，常用一段開路傳輸線或短路傳輸線作為諧振器。集總參數(shù)電路與微波電路間的等效，是按照下列方法建立起來的：集總參數(shù)等效電路中的電阻R和電導(dǎo)G,是在諧振頻率60上由線上與此有關(guān)的數(shù)值確定的；集總參數(shù)等效電路中的電抗元件，是依據(jù)傳輸線諧振器的電路斜率參數(shù)確定的。用于串聯(lián)諧振器的電抗斜率參數(shù)的定義是：史=生&（3.8-1）2式子中X是電路輸入阻抗的電抗。用于并聯(lián)謂振器的電納斜率參數(shù)是（工8-2）式子中B是電路輸入導(dǎo)納的電納。電抗和電納斜率參數(shù)是聯(lián)系傳輸線諧振器與集總參數(shù)等效電路的簡便方法。1

35、.9 平行耦合線的濾波器節(jié)i sill影象夢數(shù)二"一三&T平行耦合線間的自然耦合，常常用來設(shè)計(jì)微波濾波器和定向耦合器。IiitTSfI穿叁"j<b）用3,9=】科種不同端口條件的平行端音觀流波春節(jié)(<)圖L9與三種不對稱平行輛占線限及苴取導(dǎo)線等效電其1.10 波導(dǎo)的特性波導(dǎo)是由空心的導(dǎo)體管構(gòu)成，它能傳輸電磁能，也是微波濾波器的一種常用元件。波導(dǎo)中可能傳輸?shù)碾姶挪ㄓ袩o限個模式：一種叫“橫電波”（簡稱“TE”模）；另一種叫“橫磁?！保ê喎Q“TM”模）。通常在設(shè)計(jì)波導(dǎo)尺寸時，必須使其在一定波段內(nèi)以主模單模傳輸能量。這時，它可用傳輸常數(shù)和特性阻抗Zo的傳輸線來等

36、效。波導(dǎo)的傳輸常數(shù)有唯一的定義，但其特性阻抗卻無唯一的定義，通常定義為波導(dǎo)的波阻抗（即波導(dǎo)中橫電場和橫磁場之比）乘以常數(shù)，次常數(shù)取決于特性阻抗所用的定義。1.11 波導(dǎo)諧振器的諧振頻率和無載Q值在設(shè)計(jì)波導(dǎo)濾波器諧振器中，最有用的兩個特性是諧振頻率和無載Q值。本節(jié)給出閉合矩形波導(dǎo)諧振器和圓波導(dǎo)諧振器的這些數(shù)值的曲線和公式。在諧振器開一個耦合小孔時，其諧振頻率及無載Q值幾乎與未開孔的諧振器一樣。1.12 波導(dǎo)中的膜片和銷釘加載在用波導(dǎo)構(gòu)成微波濾波器時，需要在其中實(shí)現(xiàn)集總電容或電感，為此，常用插入有限厚度的金屬膜片以改變其高度或?qū)挾鹊姆椒ǎQ為“膜片加載”。圖3.121所示為改變矩形波導(dǎo)高度的膜片，

37、它等效于在該處并聯(lián)一集總電容，故稱為“電容膜片”，其值可由圖中曲線求得。圖3.12-2為改變矩形波導(dǎo)寬度的膜片，它等效于在該處并聯(lián)一集總電感，故稱為“電感膜片”，圖中曲線是其電納值。還可用圓柱形銷釘對波導(dǎo)進(jìn)行電感加載，如圖3.12-3所示。類似于矩形波導(dǎo)，圓波導(dǎo)也能用膜片加載的辦法來實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容或電感。章加理土«MMtfi-4¥紙一，、一方座NUHtf拶*黑國貨3Till史陽俎r(nóng)»&00innmM9一:?:§="第度Lsil:E:4F，二挹地聯(lián):%,，一!?其號卡留工127co矩吞或早生速加整之三花一2-箝.門審H：波電感！iKW口&#

38、39;；出于：母：干m用一nHimra瞳陋解典憎£8知敢電路凰珀卷曲毋嘲售機(jī)之石!噓用工才空鑒二*«¥*百他卜*甯絲川.二-7二??；1!一:-1,HE1-J:二1j»蒙局£蜜曜B總需據(jù)國,愿h骷鬻管遞里二.度雪壁罩奇崩麻圈粵粵一班阪藉博»愚宙舞藕雪崢一NUdfl-JU.V打一常尺中hM)爆，琨if。桂/忖也TiziHW-聲碧即手糜博劇£巾E!F小月UlliLU_=:2;.甲piJiiium匚=口:_is-jariii-ij：DI；：'：JI.=i.ljLTil生T匚司富：，-:到爆JIWF期口國P逢k一受理到倒回言咧

39、10回考.一.：晨一h鐮AHIBS_LnI:=;H:!斗一II!翻帚.Filiri一li!3:E!jlrj.:.至亞一:!壽一ilw-':_二IE一變.:.E:!:3-1JZ;iLlwnf生H-一,UHal而：靠可盲一國國善箭一出好工11通:T-塞IIB-;-需律iw嚏一應(yīng)照鐳r匚Fl.=_1.13 波導(dǎo)中的小孔耦合在微波濾波器結(jié)構(gòu)中，常在波導(dǎo)壁上開孔或用帶孔薄膜片來構(gòu)成波導(dǎo)間或波導(dǎo)與諧振器間的耦合，這些耦合孔一般是很小的，可用小孔饒射理論來進(jìn)行分析和研究。第四章微波低通和高通濾波器設(shè)計(jì)4 .1概述本章所討論的，就是用分布參數(shù)傳輸線來模擬集總元件，這種微波結(jié)構(gòu)可稱之為“半集總元件”或“

40、準(zhǔn)集總元件”，而用它們組成的濾波器可稱之為“半集總元件微波濾波器”。本章所討論的濾波器適用于100MHz到10KMHz波段。5 .2用微波結(jié)構(gòu)模擬集總元件圖九2-1域段統(tǒng)的等改電第眾所周知，在微波波段中，傳輸線應(yīng)看作分布參數(shù)電路，只有當(dāng)其長度遠(yuǎn)小于波長時,才可近似地看作集總參數(shù)元件。(1)串聯(lián)電感和并聯(lián)電容的微波實(shí)現(xiàn)(2)并聯(lián)電感的微波實(shí)現(xiàn)接珞安帶狀線中心等帶用荏甜尊族噌制f公式中尺寸處英寸)圖4.2-2TEM種媒中的井帙電罐螭構(gòu)（3）串聯(lián)電容的微波實(shí)現(xiàn)(w)>爐* JT等我電路介圓外重憂線中心號語費(fèi)（就視T等效電KK近鼠）等效電路a之山配評&%與+口,抬工&必（三互）x

41、io-J*（尺寸為英寸）Z；II2；Bh0.K5比必?（尺寸為英寸）<2-5TTM傳修城中的串聯(lián)電容造物（4）并聯(lián)的LC串聯(lián)諧振電路的微波實(shí)現(xiàn)明4,2-4并聯(lián)的串聯(lián)濡報電監(jiān)的微波實(shí)現(xiàn)（5）并聯(lián)的LC并聯(lián)諧振電路的微波實(shí)現(xiàn)帶狀悔中心早用曬初圖筆基電路圖%2-5并聯(lián)的并聯(lián)諧族電踣的做說實(shí)現(xiàn)4.3糖的產(chǎn)式同軸線低通濾波器圖4.31是一種半集總元件同軸線低通濾波器，它是用高阻抗線來模擬串聯(lián)電感，用低阻抗線來模擬并聯(lián)電容，把若干高阻抗線和低阻抗線交替級聯(lián)起來，就構(gòu)成這種濾波器,其狀頗似糖葫蘆。它和梯形LC低通原型等效。這種濾波器制造簡單，性能良好。圖4.3T一種分米制戰(zhàn)段用的糖貨蘆式同觸線低通i(

42、廢春睥片4.4 帶狀線梯形低通濾波器采用帶狀線也可以構(gòu)成上節(jié)所述的高、低阻抗線結(jié)構(gòu)的微波低通濾波器，其中心導(dǎo)帶可以是矩形桿或圓桿的空氣帶狀線，也可以是微帶式印刷電路結(jié)構(gòu)。圖4.4-1所示的即為微帶式梯形低通濾波器，圖的中間部分是利用銅箔制成的中心導(dǎo)帶，它是在銅介質(zhì)基板上光刻而成。微帶結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。但損耗有點(diǎn)大。介質(zhì)圖旅帝吉由想抵通濾波群4.5 帶狀線橢圓函數(shù)低通濾波器圖4.5-1是另一種微帶式低通濾波器，它是用來模擬橢圓函數(shù)低通原型的。串聯(lián)電感用高阻抗線來實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)電容用低阻抗線來實(shí)現(xiàn)，并聯(lián)支路的串聯(lián)諧振電路用短截線來實(shí)現(xiàn)。這種濾波器也易于制造，而且有很高的截止率。但因其

43、精確設(shè)計(jì)較難，故應(yīng)用不如上述濾波器那樣廣泛。耳制電蕾中心等密幅圖泣波疝跑現(xiàn)圖圖第蒂式輔通函散低速修波器4.6 半集總元件微波高通濾波器半集總高通濾波器的設(shè)計(jì)步驟是：(1)根據(jù)濾波器的通帶和阻帶衰減，選定低通原型。(2)把低通原型元件的歸一值變換成集總元件高通濾波器的實(shí)際值。(3)采用平板電容來實(shí)現(xiàn)集總元件高通濾波器的串聯(lián)電容，設(shè)計(jì)出它們的尺寸。(4)采用并聯(lián)短路短截線來實(shí)現(xiàn)集總元件高通濾波器的并聯(lián)電感，設(shè)計(jì)出他們的尺寸。第五章窄帶微波帶通濾波器設(shè)計(jì)5.1 概述本章先討論集總元件耦合諧振器帶通濾波器的一般設(shè)計(jì)公式，它是推到后面各種具體濾波器公式的基礎(chǔ)。其次討論如何讓用微波結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，然后討論幾種

44、常用的窄帶微波濾波器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。5.2 耦合諧振器帶通濾波器的基本原理V<*)用工i7山圖521堡頓而成的網(wǎng)告調(diào)強(qiáng)界帶通磔波器*521諛計(jì)帶通曲波器的一般公式（圖九2，（）由串聯(lián)謂振器與阻抗變換器組成的帶通濾波器）電抗料率多數(shù);3陽抗變接播阻抗.售兒磯，一點(diǎn)腐外界。值:且巨+明*1臺系數(shù):高Z，/rHQ)(2)3.S表5.22設(shè)計(jì)帶遢速波粉的一般公式(圖522并聯(lián)造幅器與導(dǎo)輛變換器組成的帶通濾波器)里納科率塞導(dǎo)她變及寄導(dǎo)她H跖3*33=*.八1工k-扣對陸寬(或G外界。值:源臺索班:o) <6>(?)(B)5.3 K、J變換器的微博實(shí)現(xiàn)及其等效電路(1) 1/4波長阻抗(或?qū)?/p>

45、納)變換器變換器的最簡單形式之一就是1/4波長傳輸線，因?yàn)檫@樣的傳輸線滿足阻抗變換器的基本定義，它的特性阻抗等于阻抗變換器的阻抗。同理，1/4波長傳輸線也可以用作導(dǎo)納變換器，它的特性導(dǎo)納等于導(dǎo)納變換器的導(dǎo)納。(2)并聯(lián)電抗耦合的阻抗變換器I井就電拄需門的阻抗叟換器的等效電路U力8申為友對于(G.桁JT4 怪|我鼻2Bj_申為正圖5/7串聯(lián)電軸囑合的導(dǎo)物堂徵器的等姓電路(3)串聯(lián)電納耦合的導(dǎo)納變換器(4)其它上中_43*TEM3尸.管+韻嚏.圖3-4珈祖黑存帖變戰(zhàn)劉5.4 集總元件耦合諧振器濾波器5.5 電容間隙耦合傳輸線濾波器用半波長傳輸線作為并聯(lián)諧振器，用端電容間隙作為耦合結(jié)構(gòu)的直接耦合半波

46、長濾波器。這種結(jié)構(gòu)由于中心導(dǎo)體是間斷的，所以需要介質(zhì)支撐，故損耗較大。國15 6 （工）帶寬I中心加率為6.12千兆就的帝通浦波群5.6 電容間隙和并聯(lián)電感交替的耦合濾波器各1/4波長諧振器的一端用阻抗變換器K（即起并聯(lián)電感作用的短路短截線）與相鄰的諧振器限耦合，而它的另一端用導(dǎo)納變換器J（即起串聯(lián)電容作用的電容間隙）與另一相鄰的諧振器相耦合。的5.6“電容間解和并聯(lián)電感交博矚臺濁波器圖55一5（0電容商常和并服志感蝶告六謂青等詼5.7 并聯(lián)電感耦合波導(dǎo)濾波器用半波長的波導(dǎo)段作為串聯(lián)諧振器，用電感膜片或銷釘形成的并聯(lián)電感作為諧振器間的耦合結(jié)構(gòu)，這種濾波器結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，制造容易，應(yīng)用較廣。用養(yǎng)收電感幅占被號波普東琳圖5.8 小孔膜片耦合波導(dǎo)諧振器濾波器小孔膜片耦合波導(dǎo)諧振器濾波器，也是一種窄帶微波濾波器，也可以用耦合諧振器的設(shè)計(jì)理論來進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖IR1小孔膜片累合波導(dǎo)諧慢毒舞朦群5.9 1/4波長耦合波導(dǎo)濾波器1.10十字形電容耦合寬阻帶帶狀線濾波器到此為止，前面所討論的帶通濾波器結(jié)構(gòu)，其相應(yīng)在主通帶中心頻率的二倍或三倍處都有第二通帶，而且這種附加通帶是周期性地出現(xiàn)。需要采取措施以抑制附加通帶。每個諧振器一端短路，另一端開路，在離開路端不遠(yuǎn)處加以一橫桿，諧振器間的耦合靠橫桿間的間隙電容來完成。諧振器的開路部分相當(dāng)于并聯(lián)電容，而短路部分則相當(dāng)于并聯(lián)