微波濾波�是用來分離不同頻率微波信號的一種器�,是一種分離或組合各種不同頻率信號的無耗二端口�(wǎng)�(luò),它在微波通信、雷�(dá)、電子對抗及微波測量儀器中都有廣泛的應(yīng)用。用來抑制不需要的信號, 使其不能通過濾波�, 只讓需要的信號通過。在微波系統(tǒng)的設(shè)�(jì)中,微波濾波器具有非常重要的地位�
1915 �,德國科�(xué)� K.W.Wagn-er 開創(chuàng)了一種以“瓦格納濾波器”聞名于世的濾波 器設(shè)�(jì)方法,與此同�,在美國,G.A.Canbell 則發(fā)明了另一種以圖像參數(shù)法而知名的 �(shè)�(jì)方法�1917 �,兩國的科學(xué)家分別發(fā)明了 LC 濾波�,次年美國個多路復(fù)用系 �(tǒng)面世。從此許多科研人員開始積極地和系�(tǒng)地對采用集總元件電感和電容的濾波器設(shè) �(jì)理論的研�� 隨著濾波器設(shè)�(jì)理論的深入研�、材料領(lǐng)域的不斷�(jìn)步及工作頻率的日益升高,� 波器�(shè)�(jì)由原先的集總參數(shù)元件濾波器逐漸�(kuò)展到分布參數(shù)元件濾波��1939 年, P.D.Rich-temeyer �(bào)道了介電濾波�,由于當(dāng)時材料的溫度�(wěn)定性不高使用該種濾波器 不足以實(shí)際應(yīng)��20 世紀(jì) 70 年代以來,隨著陶瓷材料的�(fā)展,介電濾波器的�(yīng)用得� 了迅速發(fā)�。近年來,小型化的趨勢促�(jìn)了各種類型微帶濾波器的發(fā)��20 世紀(jì) 80 � 代,出現(xiàn)了高臨界溫度超導(dǎo)材料,被�(rèn)為極有可能用于設(shè)�(jì)出極低損耗和極小尺寸的新 穎微波濾波器。目�,高溫超�(dǎo)濾波器已逐步使用在軍事和商業(yè)�(lǐng)��
微波濾波�,作用是控制信號的頻率響�(yīng)� 使有用的信號頻率分量幾乎無衰減地通過� 波器,而阻斷無用信號頻率分量的傳輸。微波濾波器分低�、高�、帶通和帶阻四種類型(高通常用寬頻帶的帶通濾波器代替�,它們的�(jié)�(gòu)、參�(shù)和設(shè)�(jì)方法因不同的工作頻率、頻帶寬�、功率容量等指標(biāo)而有顯著差別。在微波電路系統(tǒng)�,濾波器的性能對電路的性能指標(biāo)有很大的影響,因此如何設(shè)�(jì)出一個具有高性能的濾波器,對�(shè)�(jì)微波電路系統(tǒng)具有很重要的意義。微帶電路具有體積小,重量輕、頻帶寬等諸多優(yōu)�(diǎn),近年來在微波電路系�(tǒng)�(yīng)用廣�,其中用微帶做濾波器是其主要�(yīng)用之一�
微波濾波器的分類方法很多,根�(jù)通頻帶的不同,微波濾波器可分為低通、帶�、帶�、高通濾波器;按濾波器的插入衰減地頻響特性可分為最平坦型和等波紋型;根�(jù)工作頻帶的寬窄可分為窄帶和寬帶濾波器;按濾波器的傳輸線分類可分為微帶濾波�、交指型濾波�、同軸濾波器、波�(dǎo)濾波�、梳狀線腔濾波�、螺旋腔濾波�、小型集總參�(shù)濾波器、陶瓷介�(zhì)濾波�、SIR(階躍阻抗諧振�)濾波�、高溫超�(dǎo)材料��
插入衰減(IL� :傳輸功� PL 與輸入功� Pin 之比,以 dB 為單�,表示為�
式中丨Γin丨是輸入端的反射系數(shù)�
波紋:表示相�(yīng)幅度的值與最小值之差,� dB 為單��
帶寬� 對于帶通濾波器� 定義為通帶�(nèi)對應(yīng)� 3dB 衰減量的上變頻與下變頻的頻率�� �
阻帶抑制:通常� 60dB 作為阻帶抑制的設(shè)�(jì)��
品質(zhì)因數(shù)(Q� :定義為在諧振頻率下� 平均儲能與一個周期內(nèi)平均耗能之比。Q 描述了濾波器的頻率選擇性, 越高� Q 帶寬越窄� 諧振曲線越尖銳, 頻率選擇能力越強(qiáng)� 各種品質(zhì)因素的關(guān)系為�
式中總功耗(對應(yīng)有載品質(zhì)因素 QLD )包含濾波器的功耗(對應(yīng)無載品質(zhì)因數(shù) QF � 及外界負(fù)載的功耗(對應(yīng)外部品質(zhì)因素 QE � QF 越高,插入損� IL 越低�
階躍阻抗諧振器濾波器:階躍阻抗結(jié)�(gòu)的傳輸線諧振器久為人�,但一般用阻抗� 換器。階躍阻抗諧振器是由兩個以上具有不同特性阻抗的傳輸線組合而成的橫向電磁場 或準(zhǔn)橫向電磁場模式的諧振�。根�(jù)此諧振器�(shè)�(jì)的帶通濾波器比一般的�(fā)夾線微帶� 波器尺寸小一半以�,此外,通過�(diào)節(jié)耦合線段與非耦合線段的阻抗比,還可以控制� 生通帶在頻率軸上的位置,從而具有較好的抑制諧波性能。另�,此諧振器與已知的平 行耦合�、發(fā)夾型、交指型等結(jié)�(gòu)相結(jié)合,又能�(shè)�(jì)出滿足不同性能要求的濾波器。在 基于多媒體的全球個人通信系統(tǒng)中將表現(xiàn)出極大的�(yōu)越性�
有源微波濾波�;蜂窩通信、GPS 和電視廣播等微波系統(tǒng),一般要求使用低�(jià)格� 高性能、全集成的商用收�(fā)�(shè)備。但該頻段的集成諧振器的 Q 值較�、損耗較�。利� 有源器件的負(fù)阻特性去抵消諧振電路的損耗來改善 Q 值, 是微波有源濾波器的基本原�� Q 值得改善降低了濾波器的通帶消耗提高了阻帶抑制,使矩形系數(shù)得到了明顯改�。微 波有源濾波器的目的是不失真地通過所要求的通帶信號,同時盡可能大地抑制不需要的 阻帶信號。因�,研究和�(fā)展微波有源濾波器是實(shí)�(xiàn)該頻段低損耗和高性能微波集成濾波器的重要手段,具有很大的市場潛力�
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