腔体式带通滤波器的研究与设计

论文摘要

近年来,随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展,对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善都提出了很高的要求。微波带通滤波器作为一种重要的微波元器件在近几年来也得到了大力的发展。因此,对微波滤波器理论和设计方法的研究,已经引起了国内外器件工程师的极大兴趣。本文以腔体式带通滤波器为研究的对象,采用综合法的经典公式与计算机仿真工具相结合的方法简化了设计过程,提高了设计和加工的准确性。在整个研究的过程中,概括起来主要做了以下几个方面的工作:1.从滤波器的网络设计理论入手,在耦合谐振腔带通滤波器的理论基础上,研究了从低通原型滤波器到耦合谐振腔可调带通滤波器的设计过程。2.针对腔体式带通滤波器的设计,研究分析了滤波器频率变化和滤波器性能参数之间的关系,得出实际设计时所需参数和滤波器结构的设计公式。3.依据设计指标,明确采用切比雪夫函数带通滤波器,并利用HFSS仿真软件对几何尺寸参数的初值进行了仿真、优化,以得到滤波器几何尺寸参数的终值,使其能够满足最初的设计指标要求,最终的仿真结果说明了这种方法的可行性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 滤波器概述
• 1.2 滤波器的发展历史及当前研究现状
• 1.3 本文的研究内容与章节安排
• 2 微波滤波器的基本理论
• 2.1 滤波器的典型结构
• 2.1.1 低通滤波器 （Low Pass Filter）
• 2.1.2 高通滤波器 （High Pass Filter）
• 2.1.3 带通滤波器 （Band-Pass Pass Filter）
• 2.1.4 带阻滤波器 （Band Stop Filter）
• 2.2 滤波器的分类和主要参数
• 2.2.1 滤波器的分类
• 2.2.2 滤波器的主要参数
• 2.3 滤波器传输函数
• 2.3.1 最大平坦低通原型滤波器
• 2.3.2 切比雪夫低通原型滤波器
• 2.3.3 椭圆函数低通原型滤波器
• 2.4 频率变换
• 2.4.1 低通滤波器频率变换
• 2.4.2 高通滤波器频率变换
• 2.4.3 带通滤波器频率变换
• 2.4.4 带阻滤波器频率变换
• 2.5 耦合谐振腔带通滤波器的设计原理
• 2.6 K、J变换器的实现
• 2.6.1 并联电抗耦合的阻抗变换器
• 2.6.2 电纳耦合的导纳变换器
• 2.6.3 耦合谐振腔滤波器的实现
• 2.7 本章小结
• 3 同轴腔带通滤波器的设计
• 3.1 耦合参数的提取
• 3.1.1 谐振腔之间耦合系数的提取
• 3.1.2 输入/输出端口外界Qe值及与相应耦合系数的提取
• 3.1.3 输入输出间的耦合
• 3.2 同轴腔带通滤波器的设计
• 3.2.1 同轴腔单腔谐振频率
• 3.2.2 同轴腔两耦合腔的谐振频率与耦合系数
• 3.3 本章小结
• 4 同轴腔带通滤波器的数据计算与仿真
• 4.1 仿真软件ANSOFT HFSS介绍
• 4.1.1 HFSS设计腔体滤波器
• 4.1.2 外界Q值
• 4.1.3 腔间耦合系数
• 4.1.4 各谐振腔的结构初值
• 4.2 同轴腔带通滤波器结构的仿真与优化
• 4.2.1 单腔谐振器的电磁仿真
• 4.2.2 两腔耦合系数的仿真提取
• 4.3 四阶同轴腔体滤波器的设计
• 4.4 滤波器的调试介绍
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录