微带类椭圆函数滤波器解读.doc

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微带类椭圆函数滤波器解读 微带类椭圆函数滤波器解读 PAGE / NUMPAGES 微带类椭圆函数滤波器解读 微带类椭圆函数滤波器 李胜先 吴须大 (中国空间技术研究院 504 所 710000 ) [纲要 ] 本文介绍了一种新式的微带线滤波器: 类椭圆函数滤波器。 比起传统的微带交 指、平行耦合线等形式滤波器, 微带类椭圆函数滤波器拥有很好的带外克制特征且 体积小。 经过微带谐振器安置在不一样的地点和改变谐振器之间的间距, 实现不一样性 质的耦合及耦合大小。分别计算了三种性质耦合大小与间距的关系,并获取曲线。 设计了 4阶类椭圆函数滤波器,测试结果与理论预期值相符合。该类滤波器能够广 泛应用在平面电路中,同时在超导状态下也有诱人的应用远景。 [重点词] 微带滤波器  类椭圆函数  电耦合  磁耦合  混淆耦合  耦合系数  计算  设计 一、前言 微带滤波器因其体积小、结构简单、加工方便、成本低等长处在微波平面电 路中有较为宽泛的应用。 交指形式滤波器、平行耦合线滤波器是微带滤波器两种常用的形式。但这两 种形式滤波器,到当前为止,最多只好实现 chebyshev特征,获取了带内较平展 的幅频特征,但带外克制特征较差。为了改良这类较差带外克制,常常只好靠增 加滤波器的阶数,但增添阶数引入更大的插损和更大的体积,并增添滤波器的设 计难度。关于微带交指滤波器而言,因为有接地的要求,所以,实质加工过程中 不行防止地引入了消耗。 而在平行耦合线滤波器中, 谐振器在一个方向挨次摆开, 造成滤波器在一个方向上占用很大空间。 本文介绍的微带类椭圆函数滤波器,是一种新式式的滤波器。经过在带外引 入衰减极点,它能显然地该善滤波器的带外特征,比微带交指滤波器和平行耦合 线滤波器有更好的电性能。因为微带类椭圆函数滤波器的谐振器是一个方形,而 非在一个方向睁开,所以减小了体积。同时,它不需要接地,所以降低了加工难 度并减少了滤波器的消耗。 这类高选择性使该类滤波器能宽泛应用到微波电路中。同时,在超导状态下, 因为导体带薄膜的无载 Qu 值很高,甚至能够达到 10000,这类滤波器将在拥有较 高选择性同时,拥有极低的插损,其电性能能够与波导腔式滤波器相媲美,拥有十分诱人的应用远景。 二、原理 图1是微带类椭圆函数滤波器的平面结构表示图,图8阶滤波器。  1(a)、(b)、(c)分别是 4、6、 (a) 4阶 (b) 6阶 8阶 图1 微带类椭圆函数滤波器的平面结构表示图 每一个方形组成一个微带谐振器, 为 g 0 谐振器。谐振器之间经过耦合的不一样 2 形式和不一样的空隙来达到正、负耦合及相应耦合的大小。这类谐振器能够供给至 少三种耦合形式:电耦合、磁耦合、混淆耦合,也正是因为能够供给多种性质的 耦合,才致使了它能实现多种函数的滤波器,照实现有限频次传输零点的类椭圆 函数滤波器。它这类实现不一样形式滤波器的灵巧性,好像人们熟知的圆柱腔式滤 波器同样 [1][2][3] 。 三种耦合形式的结构表示图见图 2,电耦合、磁耦合、混淆耦合分别表示在 (a)、 (b)、(c)中。调整谐振器之间的空隙 s 和睦振器地点偏移 d ,能够改变耦合的大小。 (a) 电耦合 (b) 磁耦合 (c) 混淆耦合 图 2 三种基本耦合形式 下边简单介绍三种耦合系数的计算。采纳 EM 仿真软件,经过适合的形式把能 量馈入如图 2所示的耦合结构中,并把耦合后的能量引出来,它将会产生如图 3所 示的传输响应,其耦合系数 k就能够计算出来,为 f 2f1 f k f0 f (1) 0 图 3 耦合结构的传输响应 自然,还能够采纳此外一种较简单的耦合系数的计算方法。其主要思想是: 将图 2中的耦合结构在两个谐振器空隙的中心面分为两部分,只须计算此中一部 分,但需要计算两次,一次为定义切开的中心面为电壁,另一次定义中心面为磁 壁,每一次计算均有一个谐振频次,设中心面为电壁时谐振频次为 fe ,中心面为磁壁时谐振频次为 fm ,则耦合系数可按下式计算: f e2 f m2 (2) k f m2 f e2 图 4和图 5给出了两种微带介质基片三种耦合系数与耦合空隙的关系曲线, ke 、 km 、 kb 分别为电、磁和混淆耦合。 在图 4中,介质基片为 r 10.8 、h 1.27 的 RT / Duroid ,而图 5中的介质基片为 r 9.6、 h 1mm 的 A99 陶瓷。 图4 r 10.8 微带基片中三种耦合系 图5 r 9.6 微带基片中三种耦合系数 数随谐振器空隙 s / h 的变化 随谐振器空隙 s 的变化 三、微波滤波器的设计 进行微波滤波器的设计时,一定达成耦合系数的计算,因为耦合系数是滤波器设计的一个重要参数,同时又有较大的难度,它的计算精准

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