微带类椭圆函数滤波器

《微带类椭圆函数滤波器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、微带类椭圆函数滤波器人做了书的奴隶，便把活人带死了。……把书作为人的工具，则书本上的知识便活了。有了生命力了。——华罗庚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）[摘要]　　本文介绍了一种新型的微带线滤波器：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具有很好的带外抑制特性且体积小。通过微带谐振器安放在不同的位置和改变谐振器之间的间距，实现不同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，并得到曲线。设计了4阶类椭圆函数滤波器，测试结果与理论预期值相吻合。该类滤波器可以广泛应用

2、在平面电路中，同时在超导状态下也有诱人的应用前景。[关键词]微带滤波器类椭圆函数电耦合磁耦合混合耦合耦合系数计算设计一、引言　　微带滤波器因其体积小、结构简单、加工方便、成本低等优点在微波平面电路中有较为广泛的应用。　　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，到目前为止，最多只能实现特性，获得了带内较平坦的幅频特性，但带外抑制特性较差。为了改善这种较差带外抑制，往往只能靠增加滤波器的阶数，但增加阶数引入更大的插损和更大的体积，并增加滤波器的设计难度。对于微带交指滤波器而言，由于有接地的要求，因此，实际加工过程中不可避免地引

3、入了损耗。而在平行耦合线滤波器中，谐振器在一个方向依次摆开，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，是一种新型式的滤波器。通过在带外引入衰减极点，它能明显地该善滤波器的带外特性，比微带交指滤波器和平行耦合线滤波器有更好的电性能。由于微带类椭圆函数滤波器的谐振器是一个方形，而非在一个方向展开，因此缩小了体积。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损耗。　　这种高选择性使该类滤波器能广泛应用到微波电路中。同时，在超导状态下，由于导体带薄膜的无载值很高，甚至可以达到10000，这种滤波器将在具有较高选择性同时，拥有极低的

4、插损，其电性能可以与波导腔式滤波器相媲美，拥有十分诱人的应用前景。二、原理　　图1是微带类椭圆函数滤波器的平面结构示意图，图1(a)、(b)、(c)分别是4、6、8阶滤波器。(a)4阶(b)6阶(c)8阶图1微带类椭圆函数滤波器的平面结构示意图　　每一个方形构成一个微带谐振器，为谐振器。谐振器之间通过耦合的不同形式和不同的间隙来达到正、负耦合及相应耦合的大小。这种谐振器可以提供至少三种耦合形式：电耦合、磁耦合、混合耦合，也正是由于能够提供多种性质的耦合，才导致了它能实现多种函数的滤波器，如实现有限频率传输零点的类椭圆函数滤波器。它这种实现不同形式滤波器的灵活性，

5、如同人们熟知的圆柱腔式滤波器一样[1][2][3]。　　三种耦合形式的结构示意图见图2，电耦合、磁耦合、混合耦合分别表示在(a)、(b)、(c)中。调整谐振器之间的间隙和谐振器位置偏移，可以改变耦合的大小。(a)电耦合(b)磁耦合(c)混合耦合图2三种基本耦合形式　　下面简单介绍三种耦合系数的计算。采用EM仿真软件，通过适当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就可以计算出来，为　　（1）　　　　图3耦合结构的传输响应　　　　当然，还可以采用另外一种较简单的耦合系数的计算方法。其主要思想是：将

6、图2中的耦合结构在两个谐振器间隙的中心面分为两部分，只须计算其中一部分，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率，设中心面为电壁时谐振频率为，中心面为磁壁时谐振频率为，则耦合系数可按下式计算：　　（2）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间隙的关系曲线，、、分别为电、磁和混合耦合。在图4中，介质基片为、的，而图5中的介质基片为、的陶瓷。图4微带基片中三种耦合系数随谐振器间隙的变化图5微带基片中三种耦合系数随谐振器间隙的变化三、微波滤波器的设计　　进行微波滤波器的设计时，必须完成耦合系数的计算，

7、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，它的计算精确与否直接关系到滤波器设计是否成功。　　根据性能指标，如中心频率、带宽、带内插损、阻带抑制点及抑制等，采用适当的方法，综合或优化出相应的耦合矩阵[4]-[7]。这里需要说明的是，由指标获取耦合矩阵的过程相当复杂且难度较大。就综合手段而言，到目前为止还没有一个非常好的方法，其通用的过程是：由指标构造传递函数，其分子和分母均为有理函数多项式，通过对有理函数多项式进行多种处理产生初始的耦合矩阵，然后多次旋转这个的耦合矩阵，消去掉不易实现的耦合单元，最终达到所需形式的耦合矩阵；若采用优化途径，首先则通

8、过指标确定滤波器的阶数和