现代滤波器设计讲座(3波导滤波器设计)课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《现代滤波器设计讲座(3波导滤波器设计)课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 滤波器 设计 讲座 波导 课件
- 资源描述:
-
1、电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士现代滤波器设计讲座(三)现代滤波器设计讲座(三)波导滤波器设计波导滤波器设计波导滤波器概述波导滤波器概述n波导滤波器具有插入损耗低、功率容量大和容易批量波导滤波器具有插入损耗低、功率容量大和容易批量生产的特点;生产的特点;n波导滤波器的工作频率可以达到毫米波波段。主要用波导滤波器的工作频率可以达到毫米波波段。主要用于卫星通讯、电子对抗和雷达系统。于卫星通讯、电子对抗和雷达系统。n波导滤波器有以下几种类型:波导滤波器有以下几种类型:q直接耦合波导滤波器;直接耦合波导滤波器;q交叉耦合波导滤波器;交叉耦合波导滤波器;q带抑制谐振器的波导滤波器;带抑制
2、谐振器的波导滤波器;q使用非谐振结点的波导滤波器;使用非谐振结点的波导滤波器;q使用过模谐振器的波导滤波器;使用过模谐振器的波导滤波器;q凋落模波导滤波器;凋落模波导滤波器;电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士现代滤波器设计讲座(三)现代滤波器设计讲座(三)腔体级联耦合波导滤波器对称膜片对称膜片纵向条带纵向条带方柱方柱横向条带横向条带圆柱圆柱矩形波导滤波器常见类型矩形波导滤波器常见类型波导滤波器设计举例波导滤波器设计举例设计参数:设计参数:f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHzS11 -20 dB S21 -40 dB f0 40 MHz滤波器从滤波器从 14.9到到
3、15.35 GHz连续可调连续可调BJ-140波导技术参数:波导技术参数:a=15.8mm;b=7.9mm;工作频率范围:工作频率范围:11.918GHz滤波器原型滤波器原型1a) Obtain low-pass prototype parameters (gi) from filter specifications (see e.g. Matthaei*)g0g1g3gn-1gn+1g2g4gnf0 BW IL RL*Matthaei, Young and Jones “Microwave filters, impedance-matching networks, and coupling
4、structures”, Artech House, Norwood, MA, 1992K01K12K23Kn,n+1Z0AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/2Example:f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHzS11 -20 dB S21 -40 dB f0 40 MHz6th order Chebychev filterprototype elementsg0 = 1.0000g1 = 0.8836g2 = 1.3966g3 = 1.7894g4 = 1.5528g5 = 1.6095g6 = 0.7667g7 = 1.1524带带K变换器滤波器模型变换器滤波器模型1b)Cal
5、culate K-inverters (band-pass prototype parameters)00201gicK01K12K23Kn,n+1Z0AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/201010012AAKwKZg g ,1,1012n nBn nBnnKwKZg g11,001,1,12iiiiiiiiiggwZZKK0200ffwgiiExample:K01=0.0775K12=0.0048K23=0.0034K34=0.003200cfK变换器的变换器的S参数参数n在滤波器中心工作频率00jKAj K211222211221;121KSSKKSSjKK01K12K23Kn,n+1Z0
6、AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/22222221211;2111KKjKKSKKjKKK变换器计算模型变换器计算模型n利用对称面可以简化模型;n计算K值;n计算附加相移;21111212111111SKSSS K01K12K23Kn,n+1Z0AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/22190argiS 优化耦合系数优化耦合系数nFor all couplings: Optimize coupling to give the right K-inverter value at the center frequency11112212111111SKSKSS Coupling S21 (dB)1-1
7、6.142-40.403-43.474-43.935-43.476-40.407-16.14diameteroffsetd1 = 2.50 mmdo1 = 3.845mmd2 = 3.50 mmdo2 = 3.135 mmd3 = 3.50 mmdo3 = 2.960 mmd4 = 3.50 mmdo4 = 2.972 mmd5 = 3.50 mmdo5 = 2.960 mmd6 = 3.50 mmdo6 = 3.135 mmd7 = 2.50 mmdo7 = 3.845 mmK01K12K23Kn,n+1Z0AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/2ddo优化谐振腔长度优化谐振腔长度nFor al
8、l resonators: calculate resonator length, fine tune until the structure resonates at the center frequency2grl2121rlrK01K12K23Kn,n+1Z0AZ0BZ0Z0Z0Z0g/2g/2Denne figuren er IKKE for frste resonatorr1215.3115.3215.3315.3415.3515.3615.3715.3815.3915.4-40-35-30-25-20-15-10frequency (GHz)S (dB)resonator leng
9、thl1 = 10.839 mml2 = 11.346 mml3 = 11.395 mml4 = 11.395 mml5 = 11.346 mml6 = 10.839 mm15.2415.2615.2815.315.3215.3415.3615.3815.415.42-90-80-70-60-50-40-30-20-10010frequency (GHz)S (dB)滤波器测试结果滤波器测试结果nDesigned at 15.35 GHznTunable from 14.9 to 15.35 GHznMeasured at 15.32 GHz15.2915.315.3115.3215.3315
10、.3415.35-6-5-4-3-2-10frequency (GHz)S21 (dB)ndata centered on f0-40-30-20-100102030-60-50-40-30-20-100f -f0 (MHz)S (dB)S11 MeasuredS21 MeasuredS11 HFSS S21 HFSS S11 Goal S21 Goal 仿真与测试结果比较仿真与测试结果比较利用周期结构提高带外抑制利用周期结构提高带外抑制利用利用EBG结构缩短波导滤波器长度结构缩短波导滤波器长度电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士现代滤波器设计讲座(三)现代滤波器设计讲座(三)利用
11、交叉耦合产生传输零点波导交叉耦合滤波器的特点波导交叉耦合滤波器的特点n受到几何结构的限制波导交叉耦合滤波器多数采用对称结构。nERDEM OFLI, “ANALYSIS AND DESIGN OF MICROWAVE AND MILLIMETER-WAVE FILTERS AND DIPLEXERS”, SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY ZURICH, Doctoral Thesis ETH No. 15771E平面金属插片交叉耦合滤波器平面金属插片交叉耦合滤波器nf0 = 30.25 GHz, BW = 500MHz and RL = 20 dB四腔
12、交叉耦合滤波器四腔交叉耦合滤波器nreturn loss is 20 dB n center frequency 11.55 GHzn bandwidth of 200MHz仿真计算结果仿真计算结果n其中,虚线是无交叉耦合的仿真结果。实线是有交叉耦合的结果。n1,2,4腔是TE101模;n3腔是TE102模Ka波段四腔交叉耦合滤波器设计波段四腔交叉耦合滤波器设计nf0 = 30.25 GHz, BW = 500MHz and RL = 20 dB仿真计算结果仿真计算结果n其中,虚线是无交叉耦合的仿真结果。实线是有交叉耦合的结果。n1,2,4腔是TE101模;n3腔是TE102模实际制作的实际制
13、作的Ka波段交叉耦合滤波器波段交叉耦合滤波器n为了测试实际制作的滤波器增加了弯波导段Ka波段交叉耦合滤波器测试结果波段交叉耦合滤波器测试结果n图中,MMT是模式匹配法;Meas是测试结果产生非对称零点的四腔滤波器产生非对称零点的四腔滤波器nf0 = 30.25 GHz, BW = 500MHz and RL = 20 dB非对称零点四腔滤波器仿真结果非对称零点四腔滤波器仿真结果nf0 = 30.25 GHz,nBW = 500MHz;nRL = 20 dB源与负载直接耦合源与负载直接耦合n使用源与负载直接耦合可以提高滤波器性能,但源与负载之间的耦合孔要求更高的加工精度。包含源与负载直接耦合的包
14、含源与负载直接耦合的2腔滤波器腔滤波器仿真结果仿真结果n其中,虚线是无源与负载耦合的仿真结果。实线是有源与负载耦合的结果。电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士现代滤波器设计讲座(三)现代滤波器设计讲座(三)使用抑制谐振器产生传输零点使用抑制谐振器产生传输零点使用抑制谐振器产生传输零点n在1980年R.J. Cameron提出了使用抑制谐振器(Rejection Resonator)产生滤波器传输零点的方法。n这项技术除了应用于波导滤波器以外,还被用于梳状结构滤波器和介质滤波器等结构滤波器的设计。这项技术也被称作零腔技术。n由于使用这种方法产生的零点,只与抑制谐振器和相关的耦合结构有
15、关。因此传输零点的设计比较灵活。 J. D. Rhodes and R. J. Cameron, “General extracted pole synthesis technique with application to low-loss TE -mode filters,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT-28, pp. 10181028, Sept. 1980.抑制谐振器产生传输零点的原理抑制谐振器产生传输零点的原理n在传输回路中连接分支电路,分支电路的一端连接一个(或数个)专门产生传输极点的谐振器。这些谐振器被称作抑制谐振器。
16、0Port1Port2C=C1L=L1R=QuKP=lamped/4Z=1/(ms1*Sqrt(bwf)KP=lamped/4Z=1/(m1L*Sqrt(bwf)KP=lamped/4Z=1/(mo1*bwf)采用抑制谐振器的等效电路采用抑制谐振器的等效电路nAmari, “Synthesis and Design of Novel In-Line Filters With One or Two Real Transmission Zeros”,IEEE TRANS. ON MTT, VOL. 52, NO. 5, MAY 2004, 1464-1478使用使用1个抑制谐振器的个抑制谐振器的3
17、阶滤波器阶滤波器Port1Port2KP=lamped/4Z=1/(0.5735*Sqrt(bwf)C=C1L=L1R=QuC=C3L=L3R=QuC=C2L=L2R=QuKP=lamped/4Z=1/(1.0729*(bwf)KP=lamped/4Z=1/(1.532*Sqrt(bwf)KP=lamped/4Z=1/(1.0833*Sqrt(bwf)EE=53.2degF=FZ=10使用使用2个抑制谐振器的个抑制谐振器的3阶滤波器阶滤波器Port1Port2KP=lamped/4Z=1/(0.7446*Sqrt(bwf)C=C1L=L1R=QuC=C3L=L3R=QuC=C2L=L2R=Qu
18、KP=lamped/4Z=1/(0.4331*Sqrt(bwf)KZ=1/(1.113*Sqrt(bwf)KP=lamped/4Z=1/(2.4504*Sqrt(bwf)EE=40.86degF=FZ=1EE=64.96degF=FZ=100使用抑制谐振器的滤波器结构使用抑制谐振器的滤波器结构三阶滤波器零点高于中心频率三阶滤波器零点高于中心频率三阶滤波器零点低于中心频率三阶滤波器零点低于中心频率T. Sieverding 设计的滤波器nT. Sieverding and F. Arndt, “Field theoretic CAD of open or aperture matched Tju
19、nction coupled rectangular waveguide structures,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 40, no. 2, pp. 353362, 1992.二阶滤波器具有二阶滤波器具有2个零点个零点nR. Montejo-Garai, “Synthesis and Design of In-Line N-Order FiltersWith N Real Transmission Zeros by Means of Extracted Poles Implemented in Low-Cost Rectangula
20、r H-Plane Waveguide”, IEEE TRANS. ON MTT, VOL. 53, NO. 5, MAY 2005 1636-1642三阶滤波器具有三阶滤波器具有1个零点个零点四阶滤波器具有四阶滤波器具有2个零点个零点八阶滤波器具有八阶滤波器具有2个零点个零点使用抑制谐振器设计双工器的实例使用抑制谐振器设计双工器的实例n技术要求:滤波器拓扑结构滤波器拓扑结构n低通带和高通带使用同一结构。上通带滤波器综合曲线上通带滤波器综合曲线双工器整体结构双工器整体结构双工器仿真结果和测试结果双工器仿真结果和测试结果n仿真曲线 测试曲线电子科技大学电子科技大学 贾宝富贾宝富 博士博士现代滤波
展开阅读全文