现代微波滤波器的结构与设计读书笔记

微波滤波器的地位、发展和选用1.1概述本章的目的是：对微波滤波器提供一个纲要性的介绍，以便从品种繁多、性能各异的微波滤波器选用所需的结构和设计方法。简要地讨论微波滤波器的在微波工程中的地位、发展和应用，以使读者明确，本书的对象不仅是微波滤波器的研制人员，并且也许为更广大的读者服务，例如需要宽频带天线馈电设备的天线研制人员；需要宽频带阻抗匹配装置的微波电子器件的研制人员；需要微波时延网络的总体工程技术人员，以及其他特殊微波电路设计的广大工程技术人员等等。1.2微波滤波器的进展这里只对近年来的重要进展和发展趋势作一简朴的概括。从个别应用到一般应用随着微波理论和技术的发展，微波波段中电子设备的增多、频谱的拥挤，加之电子对抗技术的普遍应用，促使微波滤波器在应用的广度和深度上都进展极大。设计方法从繁到简、从粗糙到精确形式多样和元件化、标准化由于应用广泛和设计制造工艺的进展，微波滤波器已从很少的几个品种发展到数以十记的结构类型。一些常用的结构已元件化和标准化。印刷电路式或微波集成电路式的微波滤波器亦开始广泛研制。与其他有源或无源的微博元件和器件的结合日益密切现在，微波滤波器已成为无源微波元件的主角之一，它不仅能完毕自身的任务，并且还代替其他一些微波元件的功能，或者把此外一些微波元件当作微波滤波器结构来设计。半导体器件工艺奔腾进步及其向更高频的发展，已使得微波滤波器技术也用于各种半导体器件中，例如倍频器、变频器、放大器以及二极管相移器、开关和调制器等等，在微波集成电路中它们结合成一个整体。各种新型材料用于微波滤波器微波材料的进步及其在微波滤波器中的应用，大大地提高了滤波器的性能。例如微波铁氧体、铁电体、等离子体、超导体都已开始成功地用于微波滤波器中。调谐的高速和自动化众所周知，当初微波单腔谐振器的调谐已相称困难，更不用说多个谐振器组合成的滤波器了。但现在已可对微波滤波器进行快速电调，例如钇铁石榴石磁调滤波器和变容管电调滤波器就是最佳的范例。向新波段进军人们对毫米波和亚毫米波滤波器的爱好正在日益增长，研制这一新波段的滤波器除发展厘米波波段已有的技术外，还广泛引用光学上的成果。可以预料，随着新型功率源和传输线的研制，这些新波段滤波器的研制工作将更加活跃。1.3微波滤波器的流程图补充说明：区别于低频滤波器，微波滤波器的重要特点之一就是其尺寸可与波长相比拟。因而当波长变化时，它必然表现出周期特性，即滤波器除主响应外，尚有周期性的副响应。因此，其第二个附加响应的位置常是一个十分重要的指标。描述微波滤波器响应优劣的指标之一是从通带过渡到阻带的快慢，称之为响应的“边沿陡度”或滤波器的“选择性”。在分析微波滤波器时，常忽略其谐振器的损耗，但事实上谐振器的Q值是有限的。无载Q值越高，对于一定的相对带宽，该滤波器通带的插入衰减就越小，因此无载Q值也是选用滤波器时应当注意的问题。1.4常用微波滤波器的比较直接耦合或1/4波长耦合谐振器滤波器这是一种端耦合滤波器，它合用于同轴线、带状线、波导各种形式。其设计方法有而，一是基于集总元件低通原型，另一是基于阶梯阻抗变换器原型。前法合用于较小的相对带宽（＜20%）和中档通带纹波的窄带带通滤波器的设计，而后法则合用于较大的相对带宽（＞20%乃至倍频程）和较小的通带纹波（例如0.01dB）的宽带带通或高通滤波器的设计。实用中，同轴线高通滤波器以这种结构最为流行。在波导带通滤波器中，它是最简朴应用最广而性能又相称优良的形式。显然，当做成同轴线或带状线形式时，需要介质支撑。平行耦合式带通滤波器当谐振器不用端耦合，而用边耦合时，则较大的不太精确的间隙是可行的，从而制造容易。有开路耦合线和短路耦合线两种对偶形式。较少用于宽带，窄带应用广泛，用印刷电路的开路平行耦合线形式却非常方便。然而，其阻带特性并不十分抱负。交指型带通滤波器其结构紧凑、坚实，性能优良，制造公差规定低，有合用于各种带宽的结构和设计方法，故应用极广。有终端短路和终端开路两种基本形式，前者适于窄带，后者适于宽带，既可做成印刷薄带形式，又可做成圆杆或矩形杆自撑式，还可用人为地电容加载来减小体积。梳妆线带通滤波器这是一种结构更为紧凑的滤波器。在许多方面，它与电容加载的交指型滤波器很相似，但它所有的电容都加在同一边。谐振器长度取决于加载电容的大小，通常为1/8波长。其衰减特性不对称，故适于需要宽阻带应用的场合。现用的设计方法只适于窄带设计。带阻滤波器波导型的带阻滤波器只适于窄带，而ＴＥＭ带阻滤波器则有适于各种带宽的优良结构。椭圆函数型滤波器在各种滤波器响应中，椭圆函数响应是最为优越的，由于，这种类型的滤波器通带和阻带均为等波纹特性，陡度较大，因此同样的选择性，它可以有更为紧凑的结构。１.５用滤波器来分离和叠加信号滤波器结构最直接最基本的应用当然是克制不需要的信号频率，而使需要的信号频率顺利传输。实用中常把几个滤波器组合成双工器或多工器，以分离或叠加信号。图１.５.２为一个三信道多工器示意图，它能将２－４千ＭＨｚ的信号分到三个信道中，为了使输入端电压驻波比很低，必须专门设计各信道滤波器和特殊的接头匹配网络。反之，假如将图中信号流的方向反过来，就可以使三个信道的信号叠加在一起。显然，假如不用多工器而直接将各分信道用简朴的传输线接头来叠加，则由于反射和泄露，将导致很大的能量损耗。６阻抗匹配网络和耦合结构为了使信号源和负载间无反射传输，需要恰当设计阻抗匹配网络和耦合网络。可以证明，有效的宽频带阻抗匹配网络和耦合结构必须是滤波器结构。７时延网络和慢波结构有时需要使微波能量延迟若干时间，用一段微波传输线当然可达成此目的，但不方便，若运用微波滤波器的时延特性，则可顺利地达成此目的。现代微波滤波器的设计基础１概述滤波器特性可用其频率响应来描述，按其特性不同，可提成低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。２滤波器的转移函数和衰减滤波器设计的最终目的，是根据给定的传输特性规定，用一个网络来实现。表征滤波器传输特性的方法有很多，这里重要讨论综合滤波器时最有用的几个函数，即转移函数和工作衰减，以及与它们有关的物理量。电压转移函数和传输函数功率转移函数与插入衰减反射系数、电压驻波比与衰减的关系３滤波器的影象参数影象参数是广泛应用在滤波器设计和阻抗匹配网络中的一种网络参数，是网络的影象阻抗和影象传输函数的总称。影象阻抗的定义：当一个无源线性四端网络的输出端接上某一阻抗，则从网络输入端向网络看去的输入阻抗就等于；假如把阻抗接在网络的输入端，而由网络的输出端向网络看去的输入阻抗就等于。如图所示，则在此网络两端互成影象关系的阻抗和称为“网络的影象阻抗”。“影象传输函数”的定义是：在四段网络两端接以相应的影象阻抗的工作条件下，它的输入端复功率与输出端复功率之比的自然对数之半，称为四端网络的“影象传输函数”。影象参数与一般电路参数以及开路阻抗和短路导纳间的关系：４归一化低通原型滤波器５最平坦低通原型滤波器６切比雪夫低通原型滤波器７双终端低通原型滤波器的对称性所有最平坦低通原型和奇数个元件的切比雪夫低通原型都是对称的。２.８只有一种电抗元件的低通原型滤波器（１）阻抗变换器和导纳变换器只有一种电抗元件的低通原型图２.８－２（ａ）是由阻抗变换器Ｋ和串联电感所构成的低通原型，图２.８－２（ｂ）是由导纳变换器Ｊ和并联电容所构成的低通原型，两者互为对偶。９椭圆函数低通原型滤波器椭圆函数低通原型滤波器的通带和阻带都具有切比雪夫纹波，它的参数须用椭圆函数来进行计算，故称为“椭圆函数滤波器”。１０低通原型滤波器的时延特性滤波器时延特性的一般概念滤波器的电压转移函数的相位，称为“滤波器的传输相位”，即此滤波器上在任一频率上的相位延迟是而其群延迟是最平坦时间延迟原型滤波器几种原型滤波器群延迟特性的比较１１频率变换由低通到高通的频率变换由低通到带通的频率变换由低通到带阻的频率变换１２元件损耗对滤波器的影响任何构成实际微波滤波器的元件都是有损耗的，即元件的Ｑ值是有限的，这些损耗将使滤波器的通带衰减增高，而使阻带衰减减少。在由低通原型滤波器设计微波滤波器时，最方便的办法是找出微波滤波器元件Ｑ值与原型滤波器中元件损耗的关系，在拟定元件损耗对原型滤波器响应的影响，这样即可得到有限元件Ｑ值对微波滤波器通带和阻带衰减的影响。下面就分别讨论元件损耗对低通原型滤波器的通带衰减及阻带衰减的影响。微波滤波器元件3.1概述本章的目的是明确设计参数与微波滤波器结构尺寸的关系，这里扼要地归纳一下设计微波滤波器最常用的同轴线、带状线和波导的有关公式、资料和数据，以备设计之用。3.2横电磁波传输线的一般性质在常用的微波传输线中，平行双导线、同轴线、带状线上所传输的电磁波主模，均为横电磁波，简称为TEM波。3.3同轴线的特性及其设计图表3.4带状线的特性及其设计图表3.5平行耦合带状线的特性及其设计图表许多带状线元件是运用平行导体间所存在的自然耦合构成，例如平行耦合线构成的滤波器、定向耦合器、平衡-不平衡变换器，以及梳妆线滤波器、交指型滤波器等。平行耦合线的一些重要结构示于图3.5-1中，其中（a）、（b）、（c）重要用于弱耦合元件中；而（d）、（e）、（f）、（g）重要用于强耦合元件中。这种平行耦合线的特性可以用偶模阻抗和奇模阻抗来表征。定义为方向相同的电流通过两线时，一线对地的特性阻抗；定义为方向相反的电流通过两线时，一线对地的特性阻抗。3.6平行耦合矩形杆带状线3.7传输线的不连续性同轴线直径的改变无论同轴线的内导体、外导体或两者的直径发生阶跃变化时，阶梯处呈现一并联等效电容，其数据可用图3-7.2求得。这些等效电路是当工作频率低于第一个高次模的截止频率时才成立。带状线中心导带宽度的改变带状线中心导带宽度的阶梯改变，其效应等效于一个与线向串联的的感抗，该感抗的计算公式如下通常，此值很小，可以忽略。带状线直角拐弯如图3.7-4所示的带状线，中心导带拐成直角，拐角外边截成斜线，以减少拐角处的电压驻波比。该图实用于接地板间距与波长之比为=0.0847，其它尺寸可由图中曲线查出。平行接地板间半无限板的边沿电容在两平行接地板间放入一个人搬无限板，其一个角的准确边沿电容是带状线T形接头如图3.7-6(a)所示的对称带状线T形接头，可用图3.7-6（b）的等效电路来表达。3.8传输线谐振器在许多微波滤波器的设计中，常用一段开路传输线或短路传输线作为谐振器。集总参数电路与微波电路间的等效，是按照下列方法建立起来的：集总参数等效电路中的电阻R和电导G，是在谐振频率上由线上与此有关的数值拟定的；集总参数等效电路中的电抗元件，是依据传输线谐振器的电路斜率参数拟定的。用于串联谐振器的电抗斜率参数的定义是：式子中X是电路输入阻抗的电抗。用于并联谐振器的电纳斜率参数是式子中B是电路输入导纳的电纳。电抗和电纳斜率参数是联系传输线谐振器与集总参数等效电路的简便方法。3.9平行耦合线的滤波器节平行耦合线间的自然耦合，经常用来设计微波滤波器和定向耦合器。3.10波导的特性波导是由空心的导体管构成，它能传输电磁能，也是微波滤波器的一种常用元件。波导中也许传输的电磁波有无限个模式：一种叫“横电波”（简称“TE”模）；另一种叫“横磁模”（简称“TM”模）。通常在设计波导尺寸时，必须使其在一定波段内以主模单模传输能量。这时，它可用传输常数和特性阻抗的传输线来等效。波导的传输常数有唯一的定义，但其特性阻抗却无唯一的定义，通常定义为波导的波阻抗（即波导中横电场和横磁场之比）乘以常数，次常数取决于特性阻抗所用的定义。3.11波导谐振器的谐振频率和无载Ｑ值在设计波导滤波器谐振器中，最有用的两个特性是谐振频率和无载Ｑ值。本节给出闭合矩形波导谐振器和圆波导谐振器的这些数值的曲线和公式。在谐振器开一个耦合小孔时，其谐振频率及无载Ｑ值几乎与未开孔的谐振器同样。１２波导中的膜片和销钉加载在用波导构成微波滤波器时，需要在其中实现集总电容或电感，为此，常用插入有限厚度的金属膜片以改变其高度或宽度的方法，称为“膜片加载”。图３.１２－１所示为改变矩形波导高度的膜片，它等效于在该处并联一集总电容，故称为“电容膜片”，其值可由图中曲线求得。图３．１２－２为改变矩形波导宽度的膜片，它等效于在该处并联一集总电感，故称为“电感膜片”，图中曲线是其电纳值。还可用圆柱形销钉对波导进行电感加载，如图３.１２－３所示。类似于矩形波导，圆波导也能用膜片加载的办法来实现并联电容或电感。１３波导中的小孔耦合在微波滤波器结构中，常在波导壁上开孔或用带孔薄膜片来构成波导间或波导与谐振器间的耦合，这些耦合孔一般是很小的，可用小孔饶射理论来进行分析和研究。第四章微波低通和高通滤波器设计４.１概述本章所讨论的，就是用分布参数传输线来模拟集总元件，这种微波结构可称之为“半集总元件”或“准集总元件”，而用它们组成的滤波器可称之为“半集总元件微波滤波器”。本章所讨论的滤波器合用于１００ＭＨｚ到１０ＫＭＨｚ波段。２用微波结构模拟集总元件众所周知，在微波波段中，传输线应看作分布参数电路，只有当其长度远小于波长时，才可近似地看作集总参数元件。串联电感和并联电容的微波实现并联电感的微波实现串联电容的微波实现并联的ＬＣ串联谐振电路的微波实现并联的ＬＣ并联谐振电路的微波实现３糖葫芦式同轴线低通滤波器图４.３－１是一种半集总元件同轴线低通滤波器，它是用高阻抗线来模拟串联电感，用低阻抗线来模拟并联电容，把若干高阻抗线和低阻抗线交替级联起来，就构成这种滤波器，其状颇似糖葫芦。它和梯形LC低通原型等效。这种滤波器制造简朴，性能良好。4.4带状线梯形低通滤波器采用带状线也可以构成上节所述的高、低阻抗线结构的微波低通滤波器，其中心导带可以是矩形杆或圆杆的空气带状线，也可以是微带式印刷电路结构。图4.4-1所示的即为微带式梯形低通滤波器，图的中间部分是运用铜箔制成的中心导带，它是在铜介质基板上光刻而成。微带结构的最大优点是结构简朴，制造容易。但损耗有点大。4.5带状线椭圆函数低通滤波器图4.5-1是另一种微带式低通滤波器，它是用来模拟椭圆函数低通原型的。串联电感用高阻抗线来实现，并联电容用低阻抗线来实现，并联支路的串联谐振电路用短截线来实现。这种滤波器也易于制造，并且有很高的截止率。但因其精确设计较难，故应用不如上述滤波器那样广泛。4.6半集总元件微波高通滤波器半集总高通滤波器的设计环节是：根据滤波器的通带和阻带衰减，选定低通原型。把低通原型元件的归一值变换成集总元件高通滤波器的实际值。采用平板电容来实现集总元件高通滤波器的串联电容，设计出它们的尺寸。采用并联短路短截线来实现集总元件高通滤波器的并联电感，设计出他们的尺寸。窄带微波带通滤波器设计5.1概述本章先讨论集总元件耦合谐振器带通滤波器的一般设计公式，它是推到后面各种具体滤波器公式的基础。另一方面讨论如何让用微波结构来实现，然后讨论几种常用的窄带微波滤波器结构和设计。5.2耦合谐振器带通滤波器的基本原理5.3K、J变换器的微博实现及其等效电路（1）1/4波长阻抗（或导纳）变换器变换器的最简朴形式之一就是1/4波长传输线，由于这样的传输线满足阻抗变换器的基本定义，它的特性阻抗等于阻抗变换器的阻抗。同理，1/4波长传输线也可以用作导纳变换器，它的特性导纳等于导纳变换器的导纳。并联电抗耦合的阻抗变换器串联电纳耦合的导纳变换器其它5.4集总元件耦合谐振器滤波器5.5电容间隙耦合传输线滤波器用半波长传输线作为并联谐振器，用端电容间隙作为耦合结构的直接耦合半波长滤波器。这种结构由于中心导体是间断的，所以需要介质支撑，故损耗较大。5.6电容间隙和并联电感交替的耦合滤波器各1/4波长谐振器的一端用阻抗变换器K（即起并联电感作用的短路短截线）与相邻的谐振器限耦合，而它的另一端用导纳变换器J（即起串联电容作用的电容间隙）与另一相邻的谐振器相耦合。5.7并联电感耦合波导滤波器用半波长的波导段作为串联谐振器，用电感膜片或销钉形成的并联电感作为谐振器间的耦合结构，这种滤波器结构简朴坚固，制造容易，应用较广。5.8小孔膜片耦合波导谐振器滤波器小孔膜片耦合波导谐振器滤波器，也是一种窄带微波滤波器，也可以用耦合谐振器的设计理论来进行设计。5.91/4波长耦合波导滤波器1.10十字形电容耦合宽阻带带状线滤波器到此为止，前面所讨论的带通滤波器结构，其相应在主通带中心频率的二倍或三倍处都有第二通带，并且这种附加通带是周期性地出现。需要采用措施以克制附加通带。每个谐振器一端短路，另一端开路，在离开路端不远处加以一横杆，谐振器间的耦合靠横杆间的间隙电容来完毕。谐振器的开路部分相称于并联电容，而短路部分则相称于并联电感，两者组成并联谐振器，横杆间的间隙电容起串联耦合电容的作用，故此滤波器的等效电路如图5.10-2所示。在传输线谐振器长度为1/4波长的奇数倍时，图5.10-2滤波器会有附加的通带。但假如设计恰当，使得谐振线的短路端到连接点的长度刚好等于高次通带中心频率的半波长或半波长的整数倍，而从开路端到连接点的长度刚好是1/4波长或它的奇数倍，则这些高次通带将被克制。5.11梳妆线带通滤波器谐振器是由一端短路，一端通过一集总电容接地的一些平行耦合线所组成。宽带微波带通滤波器设计6.1概述本章的设计方法是把各个滤波器参数都拟定在带边频率和带中心的频率上，因此，对于窄带或宽带滤波器都能得到良好的结果。本章重要讨论几种由短截线或平行耦合线构成的滤波器。6.2半波长谐振器平行耦合带通滤波器图6.2-1（a）示出的是一个n谐振器平行耦合带状线带通滤波器，这些谐振器两端短路，它们的长度在中心频率上为半波长。图6.2-3是图6.2-1（b）滤波器的印刷电路形式，它的结构简朴，制造方便。但图6.2-3（a）中谐振器间耦合较松，不能用来制造宽带滤波器。假如要想用印刷电路达成宽频带，就必须采用6.2-3(b)所示的中心导带交错插入的结构，这样可以增长谐振器间的耦合，从而得到宽频带。这种滤波器由于整个填充有介质，故损耗较大。6.31/4波长并联或串联短截线滤波器6.41/2波长短截线和1/4波长连接线带通滤波器众所周知，的开路线与的短路线相相应，而短路线则与开路线相相应，因此，与图6.3-1相相应可构成如图6.4-1所示的滤波器，它们是由短截线谐振器和连联接线所组成，而两者亦互为对偶。6.5交指型带通滤波器的一般概念所谓“交指型滤波器”是指由两组平行耦合线谐振器互相交叉组成的结构。以前，这种结构有如下优点：结构紧凑、结实。由于每个谐振器间的间隔较大，故公差规定较低，容易制造。由于谐振杆长近似等于，故第二通带中心在上，其间不会有寄生响应。在和的偶数倍上，具有高次衰减极点，因而阻带衰减和截止率都比较大。既可以做成印刷电路形式，又可以用较粗的杆做成自行支撑，而不用介质。6.6终端短路式交指型滤波器的设计6.7终端开路式交指型滤波器的设计6.8圆杆交指型滤波器的设计6.9电容加载交指型带通滤波器窄带微波带阻滤波器的设计7.1概述本章讨论两种带阻滤波器，它们都是窄带滤波器。一是带状线窄带带阻滤波器，一是波导窄带带阻滤波器。7.2窄带微波带阻滤波器的设计公式7.3窄带带阻滤波器谐振器的微波实现7.4带阻谐振器的调谐及其耦合的实验调整在窄带带阻滤波器情况下，若规定特定的响应，谐振器的调谐必须非常精确。在每个谐振器的高电压区安装上调谐螺钉，就很容易进行调谐。调谐某一谐振器使必须使其它谐振器失谐或去耦。对于电容耦合带状线滤波器，只要在谐振器附近放以物体，就可以使之失谐；对于电感耦合的波导滤波器，只要用一导体片把其耦合孔盖住，就可使其去耦。在其它谐振器失谐或去耦的情况下，使阻带中心频率信号通过滤波器主线，然后调谐谐振器使信号衰减最大（通常为30或40分贝左右），这样就算调谐好了。7.5带状线带阻滤波器的设计7.6波导带阻滤波器的设计7.7损耗对带阻滤波器的影响损耗（即有限Q值）对带阻滤波器的影响是：（1）衰减在阻带中心处不再趋于无限大，而是降到某个有限值。（2）通带衰减增长，越靠近阻带，增长越显著。微波滤波器的准确设计的基本理论和带阻滤波器的准确设计8.1概述在以上各章中重要研究了微波滤波器的近似设计，它是把集总元件原型的元件值在中心频率上用微波元件值来实现，从而得到窄带近似；或者在中心频率和带边频率上用微波元件值来实现，从而得到宽带近似。本章和第九章的目的就是介绍准确的设计方法。本章前几节先讨论从集总元件到分布元件的频率变换、黑田变换以及网络间的等效性，这些都是准确设计的基础。然后研究用它设计的各种典型微波带阻滤波器的结构和实例，并列出若干设计图表，以供应用。第九章重要讨论微波带通滤波器的准确设计。8.2由集总元件到分布元件的频率变换把集总元件网络变换为分布元件网络的变换式是：8.3单位元件和黑田变换为了在微波滤波器设计中可以把聚在一起的短截线及负载分开，常引入“单位元件”和“黑田变换”。8.5基型微波带阻滤波器的准确设计8.6多节数基型带阻滤波器的快速设计8.7平行耦合式和支线式带阻滤波器的准确设计本节将讨论两种平行耦合杆组成的等效结构，如图8.5-1（c）和（d）所示，分别称为“支线式”和“平行耦合式”。显然它们的结构更加紧凑。与合用于宽带的基型相比，“支线式”结构合用于中档带宽，“平行耦合式”结构则合用于窄带。8.8宽阻带微波椭圆函数带阻滤波器的准确设计微波椭圆函数带阻滤波器的准确设计，是用集总元件椭圆函数低通滤波器作为原型来进行设计的。一方面用黑田变换和广义黑田变换，把低通原型电路的集总元件用单位元件隔开，然后再用TEM微波结构来实现。通常所用的结构有两种，一种是用1/4波长和半波长短截线来实现的并联短截线型；一种是平行耦合线型。短截线型适合于宽阻带设计，平行耦合线型适合于窄阻带设计。本节讨论前者，下节讨论后者。8.9窄阻带微波椭圆函数带阻滤波器的准确设计当所要设计的滤波器带宽较窄时，各阻抗值间差别就很大，不能用短截线来直接实现，故短截线型椭圆函数带阻滤波器不能用作窄阻带带阻滤波器。解决办法是采用图8.8-1（b）所示的平行耦合线结构，其设计程序是:选定椭圆函数低通滤波器原型。应用集总元件的低通到带阻的频率变换式，把低通原型变换成集总元件带阻滤波器原型。应用黑田变换和广义黑田变换把带阻原型中的元件用单位元件隔开。应用8.4节中的平行耦合线结构来实现具有单位元件的S面网络。8.10指型椭圆滤波器的准确设计这种滤波器可以得到很高的选择性和很紧凑的微波结构。它之所以称为“指型椭圆”，是由于它用了指型结构而得出椭圆函数响应。下面讨论它的设计方法，然后给出设计实例。指型椭圆滤波器是个结构紧凑，选择性好，频带宽的微波滤波器，应用频率范围可达X波段，其优点如下：已有低通原型的元件数值表可用；直接从低通原型变换，没有多余元件，不需要等效电路变换；物理结构非常紧凑，通常比具有同样选择性的交指滤波器小4~5倍，也比其他椭圆微波滤波器紧凑。同样的设计方法和结构形式，同时合用于带阻和带通的设计。只要作很少的调整，这种滤波器的测量响应就能与理论很接近。这种滤波器在实用中也有一些限制：结构只合用于宽带（＞30%），不能用作窄带设计。结构规定有内部串联短截线，因此，比其他滤波器加工部分要多些。当频率太高，超过X波段，实际接地板的间距将对接头有影响，并且很难补偿。微波带通滤波器的准确设计9.1概述本章重要讨论等长度TEM微波带通滤波器的准确设计，这些类型微波滤波器涉及常用的1/4波长短截线滤波器、平行耦合线滤波器、交指型滤波器以及相应类型的波导滤波器。应用准确设计理论来设计这类滤波器，在结构实现上具有较大的灵活性，且不会出现带宽变窄等现象。典型的微波带通滤波器的高通原型，是具有S面集总元件L、C和单位元件的S面网络。综合出这些S面原型的元件值后，即可用来设计微波带通滤波器。本章所讨论的S面原型是通过交指型结构的电容矩阵获得的。本章还广泛地论述有关微波滤波器的最佳原型等问题，所谓“最佳”，是指对同一响应而言，该网络所需的元件数最少。反之，在非最佳原型中就有一些元件是多余的，例如，在上一章中，用来隔开个电抗元件的单位元件，对响应就没有奉献。而最佳设计的着眼点就在于网络中的所有元件（涉及单位元件）都对响应起作用。9.2交指型结构的电容矩阵及其变换图9.2-1示出一个接地板上有3个平行耦合杆的交指