微波滤波器和无源电路讲座（介质）

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1、现代微波滤波器和无源器件设计（一）介质滤波器的设计电子科技大学贾宝富博士序言在过去几十里用于制作介质谐振器和介质滤波器的高介电常数介质材料有了令人瞩目进展。在材料的介电常数、损耗和温度稳定性等方面都有了很大提高。同时，价格也不断降低。所以，介质谐振器、介质滤波器和介质天线被广泛应用于通讯、雷达和导航等领域。在基站用滤波器领域，同轴谐振腔滤波器的统治地位正受到来于自介质滤波器的挑战。2004年，RaafatR.Mansour在IEEEMicrowaveMagazine上撰文预测，在未来5年之内，介质滤波器将会占有基站滤波器市场很大的份额

2、。因此，重视基站用介质滤波器技术的发展，掌握基站用滤波器设计与制作技术是非常重要的。介质滤波器容积模实体模5腔介质滤波器介质滤波器模型介质滤波器测试结果实体模介质滤波器介质多模滤波器容积模实体模实体模多模滤波器结构图纲要微波陶瓷材料；微波介质材料的主要特性；微波高介电常数介质材料的历史及现状介质谐振器；介质谐振器的类型；介质谐振器的分析计算方法；几种典型介质谐振器的计算结果及特性比较；介质滤波器；介质滤波器设计方法；几种介质滤波器的成功设计；改善介质滤波器调谐性能、温度漂移和寄生通带特性的方法；现代微波滤波器和

3、无源器件设计（一）微波陶瓷材料电子科技大学贾宝富博士什么是高介电常数微波介质材料？高介电常数微波介质材料实质上是一种陶瓷材料。国外，七十年代以前把高介电常数微波介质材料称为特种陶瓷。早在1939年R.D.Rechtmeyer就做出了介质谐振器和滤波器。开始人们主要使用金红石（TiO2）陶瓷制作介质滤波器。但是o，TiO的温漂很大达到500PPm/C。用这种材料制作的滤波2o器在X波段温漂可达到4MHz/C。对微波介质材料的使用有很大的限制。上世纪80年代，微波介质材料的生产技术有了很大的发展。出现了多种新型微波陶瓷材料，特别是

4、钡-钽系陶瓷材料的出现，使微波介质陶瓷进入了实用阶段。这种陶瓷材料的介电常数可o以达到35，温漂小于2PPm/C。Q值达到15000。用这种陶瓷材料制成的介质谐振器温度稳定性可以达到殷钢腔体的水平。此后，微波陶瓷材料进入大规模实际使用阶段。在卫星通讯、雷达和蜂窝电话系统中都有广泛使用。微波介质材料的主要特性介质材料的三要素：1、介电常数εr基站用：20<<εr50手机用：75<<ε90r2、温度系数τfτετα=−+()fL2τε介电常数的温度系数α介质材料的线膨胀系数L3、损耗或品质因数QQ>30,000@1GHz140,000G

5、Hz<×

6、器开始取代3449基站系统中使用的空气填充的谐振器和滤波器。在上世纪90年代初期，用于基站和手机的介质材料开始发生分裂。基站需要的是高Q值的介质材料。通常，Q值在40000

7、波器使用的高介电常数材料。仅有的例外是BaNdTiO49.331854(BNT)-基系列材料早期被用于数字电视接收系统。目前在基站谐振器市场占主导的是CaTiO–NdAlO(CTNA)和ZrTiO–ZnNbO(ZTZN)-基系33426列材料。近年来发展起来的Ba(Co,Zn)NbO(BCZN)-基系列1/32/33材料以其低廉的价格正在逐步取代价格昂贵的BaZnTaO1/32/33(BZT)-基系列材料。现代微波滤波器和无源器件设计（一）介质谐振器电子科技大学贾宝富博士介质谐振器的类型介质谐振器是一个最基本的微波元件。利用介质谐

8、振器可以构成滤波器、振荡器和天线等微波电路。有助于实现微波电路与系统的小型化。根据介质谐振器使用的电磁场模式，介质谐振器可以分成容积谐振模、回音壁模、干涉谐振模、准光模、复合结构空间简并模和介质加载空腔模（屏蔽介质谐振