第7章射频微波滤波器ppt课件

1、 所有近似设计方程的精度都随着设计带宽的所有近似设计方程的精度都随着设计带宽的增加而恶化，其主要表现有：增加而恶化，其主要表现有：（1 1通带内电压驻波比的波动超过设计值，特别通带内电压驻波比的波动超过设计值，特别是在截止频率附近；是在截止频率附近；（2 2实际制作的滤波器的带宽以无法预知的状况实际制作的滤波器的带宽以无法预知的状况偏离指定的设计带宽。偏离指定的设计带宽。 本节的设计方法消除了上述的第本节的设计方法消除了上述的第2 2个困个困难，使得实际的和设计的带宽基本相同，并且难，使得实际的和设计的带宽基本相同，并且在很大程度上使电压驻波比的波动也很接近于在很大程度上使电压驻波比的波动也很

2、接近于设计的要求。设计的要求。 在微带带通滤波器的近似设计方法中，如果把集在微带带通滤波器的近似设计方法中，如果把集中元件原型的元件值在中心频率上用微波元件实现，中元件原型的元件值在中心频率上用微波元件实现，则得到窄带近似设计方程。如果在中心频率和带边频则得到窄带近似设计方程。如果在中心频率和带边频率上用微波元件实现，则得到宽带近似设计方程。率上用微波元件实现，则得到宽带近似设计方程。（1 1根据滤波器的通带和阻带的衰减指标，选择出根据滤波器的通带和阻带的衰减指标，选择出适当的归一化低通原型。适当的归一化低通原型。（2 2计算表计算表5-45-4所列各参数。所列各参数。（3 3计算表计算表5-

3、55-5的阻抗矩阵元素和各耦合线段的偶的阻抗矩阵元素和各耦合线段的偶模及奇模阻抗。模及奇模阻抗。（4 4根据偶、奇模阻抗决定耦合微带线的尺寸宽度根据偶、奇模阻抗决定耦合微带线的尺寸宽度和间距）。和间距）。（5 5按式按式1 1决定耦合区的长度。决定耦合区的长度。（6 6根据微带线开路端的边缘电容，对上述耦合区的根据微带线开路端的边缘电容，对上述耦合区的长度进行修正。长度进行修正。 耦合区段的长度的标称值为四分之一波导波耦合区段的长度的标称值为四分之一波导波长。在耦合微带线的情况下，由于偶模和奇模的相速长。在耦合微带线的情况下，由于偶模和奇模的相速不同，因此在选择耦合区的长度时要选用二者四分不同

4、，因此在选择耦合区的长度时要选用二者四分之一偶模波长和四分之一奇模波长之间的某一个数之一偶模波长和四分之一奇模波长之间的某一个数值：值： 式中：式中：f0f0是通带中心频率，是通带中心频率，0 0是其对应的自由空是其对应的自由空间波长，间波长，c0c0是自由空间光速。是自由空间光速。44/000VfVcl（1）其中其中式中式中 (vp/c)e(vp/c)e和和(vp/c)o(vp/c)o分别是每个耦合段的偶模和奇分别是每个耦合段的偶模和奇模的相对相速，可由公式算出和用图表查出。模的相对相速，可由公式算出和用图表查出。一般限一般限y y 0.25 0.25，可给出较好的结果。，可给出较好的结果。

5、在设计时，还应当考虑半波长开路谐振器在两个开路在设计时，还应当考虑半波长开路谐振器在两个开路端上的边缘电容。对这个边缘电容，可以减小谐振器端上的边缘电容。对这个边缘电容，可以减小谐振器的长度来补偿。的长度来补偿。10 ,/1/ycvyycvVopep（2）设计微波带通滤波器，其指标是：设计微波带通滤波器，其指标是：中心频率：中心频率：f0 = 5.0千兆赫千兆赫GHz）通带宽度：相对带宽通带宽度：相对带宽 ，或，或 MHz通带衰减：等于或小于通带衰减：等于或小于0.1dB。阻带衰减：在阻带衰减：在4.75GHz频率上至少有频率上至少有20dB的衰减。的衰减。端接条件：两端均为端接条件：两端均为

6、50的微带线的微带线ZA = ZB = 50）%5012fff25012 ff（1确定低通原型：选用确定低通原型：选用0.1分贝波纹的切比雪夫原型。分贝波纹的切比雪夫原型。该低通原型滤波器的阶次该低通原型滤波器的阶次n，可以利用变换式，可以利用变换式在本例情况下，在本例情况下，BW = 0.25GHz，f0 = 5GHz，f = 4.75GHz，由此得到，由此得到查出，查出，n = 4。归一化低通原型的元件值为：。归一化低通原型的元件值为：g0 = 1，g1 = 1.1088，g2 = 1.3061，g3 = 1.7703，g4 = 0.8180，g5 = 1.3554ffffBWf00012

7、1（2计算表计算表5-4所列各参数：所列各参数：75.87205. 012174.1275.87tan21l948. 0088. 1111G948. 03554. 1818. 015G83. 03061. 11088. 112G658. 07703. 13061. 113G83. 0818. 07703. 114G滤波器采用对称的耦合微带线结构，因此两末端选择滤波器采用对称的耦合微带线结构，因此两末端选择0733. 064.13174.12948. 012121lGh 1511111 AA 257. 0948. 00733. 0512112AA 1522122 AA 934. 064.1374

8、.12411311211AAA 0608. 075.87sin83. 064.131412212AA 0482. 075.87sin658. 064.131312A（3计算表计算表5-5中阻抗矩阵元素和偶、奇模阻抗：中阻抗矩阵元素和偶、奇模阻抗： 1522122511111ZZZZ 257. 0512112 ZZ 934. 0411311211ZZZ 0608. 0412212 ZZ 0482. 0312Z各耦合段的偶、奇模阻抗的计算结果列于表各耦合段的偶、奇模阻抗的计算结果列于表5-6中。中。表表5-6 各耦合的偶、奇模阻抗计算值各耦合的偶、奇模阻抗计算值耦合段编号 1 2 3 4 5 归一

9、值 1.257 0.995 0.982 0.995 1.257 偶模阻抗Z0e 实际值 62.85欧 49.75欧 49.10欧 49.75欧 62.85欧 归一值 0.743 0.873 0.886 0.873 0.743 偶模阻抗Z0o 实际值 37.15欧 43.65欧 44.30欧 43.65欧 37.15欧 选用选用r = 8.8r = 8.8的陶瓷材料作为微带滤波器的基片，其厚度的陶瓷材料作为微带滤波器的基片，其厚度h = 0.7h = 0.7毫毫米，根据表米，根据表5-65-6的数据，可计算出各耦合微带线的尺寸，如表的数据，可计算出各耦合微带线的尺寸，如表5-75-7。（5 5决

10、定每个耦合区的长度：首先需计算每个耦合区决定每个耦合区的长度：首先需计算每个耦合区的偶、奇模相速，然后根据式的偶、奇模相速，然后根据式2 2计算计算V V值，最后按值，最后按式式1 1算出每个耦合区的标称长度。每个耦合区的偶、算出每个耦合区的标称长度。每个耦合区的偶、奇相速可以利用下图近似估计出来。奇相速可以利用下图近似估计出来。表 5-8 各耦合微带线长度的计算 耦合区编号 1 2 3 4 5 (vp / vo)e 0.385 0.386 0.386 0.386 0.385 (vp / vo)o 0.428 0.412 0.412 0.412 0.428 V 0.396 0.392 0.39

11、2 0.392 0.396 l, 毫米 5.94 5.87 5.87 5.87 5.94 耦合区的奇偶模相速（6边缘电容的修正：具有开路终端的每条微带线应边缘电容的修正：具有开路终端的每条微带线应减小的长度减小的长度lk1,k，可从，可从3算出。对于第算出。对于第1和和5耦耦合区，合区，l01 = l45 = 0.36h = 0.252毫米，其余耦合区毫米，其余耦合区长度的修正量为长度的修正量为l12 = l23 = l34 = 0.38h = 0.266毫毫米。米。e为微带线有效介电常数。为微带线有效介电常数。8 . 0/264. 0/258. 03 . 0412. 0hwhwhlee（3）

12、由此得所设计的半由此得所设计的半波长开路谐振器平波长开路谐振器平行耦合滤波器的结行耦合滤波器的结构尺寸的汇总表，构尺寸的汇总表，其标注如右图。其标注如右图。 实际制成的该滤波器的实物照片如图实际制成的该滤波器的实物照片如图5-315-31所示。所示。图图5-31 例示的半波长谐振器平行耦合滤波器的实物照片例示的半波长谐振器平行耦合滤波器的实物照片测试频率特性。测试频率特性。 半波长微带谐振器平行耦合滤波器的优点是半波长微带谐振器平行耦合滤波器的优点是结构简单，制作容易，但频率较低时占用基片面结构简单，制作容易，但频率较低时占用基片面积大。在低频应用时，缩小基片占用面积的途径积大。在低频应用时，缩小基片占用面积的途径有二，一是用高介电系数的基片，二是把