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1、第七章微波滤波器§7-1概述微波滤波器的分类：1．微波滤波器按其特性不同可分为:低通、高通、带通和带阻滤波器。2．按结构不同又可分为:同轴线滤波器、波导滤波器和微带、带状线滤波器。微波滤波器中所研究的问题：1．分析问题：已知滤波器的结构和元件值计算它的插入衰减频率特性；2．综合问题：由给定的滤波器插入衰减频率特性来确定滤波器的网络结构和元件值。§7-2微波滤波器的基本知识一、滤波器一般知识13按照衰减特性的不同,低频滤波器可分为:低通、高通、带通和带阻滤波器五大类。衰减：输入功率Pi与负载所吸收功率PL之比。通常用A或A（ω）表示，即：（7.1）若用dB表示，则可写成（dB）
2、（7.2）二、微波滤波器的主要技术指标衡量微波滤波器性能的主要技术指标有:1.截止频率ωC。2.通带内允许的最大衰减Lp。1．阻带内最小衰减LS及其相应的阻带边频ωS。4.寄生通带,即阻带内出现的不希望有的通带。13三、微波滤波器的综合设计图7.5微波滤波器的设计程序框图(一)低通滤波器的三种典型衰减特性图7.6低通滤波器的三种典型衰减特性理想的滤波特性,用有限个元件的电抗网络是不可能实现的。实际滤波器的衰减特性,只能是逼近理想滤波器的衰减特性。逼近函数的种类很多,实际中用得最多的只有三种,其相应的滤波器分别称为最平坦式滤波器、切比雪夫式滤波器和椭圆函数式滤波器。(二
3、)低通原型滤波器1．低通原型滤波器及其衰减特性定义：低通原型滤波器就是指以归一化频率ω′＝ω／ωc为自变量的衰减特性L(ω′)为基础综合出来的低通滤波器。2.最平坦式低通原型滤波器的综合设计步骤(1)由要求的LP、LS和ωC′=1,ωS′=ωS/ωC求k和n。最平坦式低通滤波器衰减特性为L(ω)=10lg(1+k2ω2n),因为通带内最大衰减LP对应着截止频率ωC,而阻带内最小衰减LS对应着阻带边频,所以（7．3）
13（7．4）对于最平坦式低通原型滤波器，衰减特性为（7．6）（7．7）通常取通带内最大衰减LP＝3dB,则由(7.6)式可求得k＝１，于是(7.7)式可写成:
4、（7．8）由(7.8)式可求得梯形结构电路元件数n。为方便,现已将(7.8）式以n作参变量制成LS～ωS′的曲线,如图7.8所示。由要求的LS和ωS′即可查得n值。(2)由n决定梯形电路及其各元件的归一化数值(表7-1)。由表7-1可见,所有gn+1＝１,即滤波器的负载电阻(或电导)均与信号源内阻(或内电导)相等这是由于最平坦式衰减特性要求在频率为零时衰减为零，由于此时滤波器相当于一条传输线，所以只有负载阻抗匹配时才能使衰减为零，即gn+1＝１。为了对各种信号源的内阻具有通用性,电路元件的阻抗值是对信号源内阻归一化的,而不是真正的元件值。综合设计的结果表明:从同一衰减持性出发综
5、合设计出来的低通原型总共有两个,而且是互为对偶的梯形电路,一为电感输入式,一为电容输入式,它们的归一化元件值gk(k=1,2,…n,n+1)一一对应相等。在上图中,若负载与gn并联,则用gn＋1表示负载电阻；如负载与gn串联,则用gn+1表示负载电导。即阻抗与导纳相间出现。对于切比雪夫式低通原型，应用表7-2时,要注意负载gn+1的两个特点:
(1)当n＝奇数时,gn+1＝１；当n=偶数时,gn+1≠1。这是由于n=奇数时,衰减曲线通过原点,即当ω′＝0时,L(ω′)＝0,所以要负载匹配,gn+1＝１；n=偶数时,曲线不通过原点,即当ω′＝0时,L（ω′）≠0,所以gn+1≠１
6、。(2)gn+1有时代表归一化负载电阻,有时代表归一化负载电导。其规则是:当gn+1与gn并联时,gn+1表示负载电阻；当gn+1与gn串联时,则用gn+1表示负载电导。13表7-1最平坦式低通原型滤波器的归一元件值（LP＝3dB)ng1g2g3g4g5g6g7g8g9g10g11123456789102.001.4141.0000.76540.61800.51760.44500.39020.34730.31291.0001.4142.0001.8481.6181.4141.2471.1111.0000.90801.001.001.842.001.931.801.661.532
7、1.4141.0000.7651.6181.9322.0001.9621.8791.7821.0000.6181.4141.8021.9622.0001.9751.0000.5171.2471.6631.8791.9751.0000.4451.1111.5321.7821.0000.3901.0001.4141.0000.34730.90801.0000.31291.000表7-2切比雪夫低通原型滤波器元件的归一化值(g0＝１）(a)LP＝0.1dBng1g2g3g4g5g6g7g8g9g1
