耦合系数法设计微波带通滤波器及cad实现

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1、万方数据综合电子信息技术耦合系数法设计微波带通滤波器及CAD实现王清芬，马延爽(中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081)摘要：介绍了一种直接耦合微波带通滤波器的设计方法，同时给出了一个滤波器的设计实例和测试结果。运用网络综合法。根据所需技术指标，计算出腔阊耦舍系数和外界Q值的理论值。采甩CAD方法进行了仿真，得到了相应的实际的谐振腔的耦合结构，然后进行整体仿真优化，完成整个设计。具有通用性强，设计准确。减小研制周期等优点。关键词：低通原型；直接耦合带通滤波器；耦合系数；谐振腔；HFSS中图分类号：TN454文献标识码：A文章编号：100

2、3—3114(2008)01—43—2DesignofMicrowaveFilterwithCoefficientandCADRealizationWANGQing-fen，MAYan-shuang(The54出ResearchInstituteofCETC。ShljiazhuangHebei050081，China)Abstract：Thisarticleintroducesamethodofdesigningdirectcoupledmicrowavebandpassfilter，meanwhileprovidesanexampleandthetest

3、results．WeCanworkOUttheidealcouplingcoei五ciembetweenre8tonator8throughnetworksynthesisaccordingtOthen圮luiredspecification．Simuk血gwithCAD，wecangetthepracticalcouplingstructure．Thenoptimizingthewholefilter，wecanobtainthefinaldesign．Besidestheuniversalapplicabilityandveracity，themeth

4、odCanshortenproductmanufacturingcycle．Keywords：lowpassprototype；directcoupledbandpassfilter；couplingcoefficient；resonator；HFSS0引言1设计原理微波带通滤波器是一种具有选频特性的部件。随着多种通信方式的飞速发展，频率拥挤日趋严重，对频率的分隔要求也越来越高。因此微波带通滤波器的应用也越来越广泛，对设计也提出了更高的要求。滤波器的实际形式多种多样，每一种结构形式有各自的一套设计公式和图表，要掌握这些设计方法十分繁锁和困难，而且其适用性和

5、准确性也有限。由于微波滤波器的加工周期长，成本高，因此对设计的准确性提出了更高的要求。随着各种电磁场仿真软件的商业化发展，一系列如HFSS这样可以达到准确计算的软件不断涌现，而且先进的计算机技术使得这类计算的速度和时间已经提高到了人们可以接受的程度。耦合系数法，就是在目前CAD发展的基础上开创的一种设计直接耦合微波带通滤波器的通用方法。它可以用来设计波导、同轴、交指、梳状等各种形式的滤波器，使它们的耦合结构形式能够多种多样，满足不同需求；还可用来设计特殊形式的滤波器，如具有附加耦合的滤波器，电调滤波器等。收疆日期-'2007—08—17作者简介：王清芬(1

6、979一)，女，工程师。主要研究方向：微波散射通信。1．1理论分析网络综合法设计微波带通滤波器首先要从集总参数低通滤波器开始研究，引入导抗变换器后可以使其变换成只用一种电抗元件的低通原型，然后根据频率变换，转化为集总元件带通滤波器，一般情况下把导抗变换器看成耦合器，形成集总参数带通滤波器。然后考虑在通带频率附近如何用分布参数来实现它，从而完成整个直接耦合微波带通滤波器的设计。实际上理想的“矩形响应”的低通滤波器是无法实现的，只能力图逼近理想曲线。根据所选逼近函数的不同，会有不同的响应，经常用到的一种是“Butterworth响应”，又称最平坦响应；另一种是

7、“Tchebycheff响应”，又叫做等波纹响应；还有一种椭圆函数响应。最平坦响应函数，在通带内可以得到平坦的幅频响应，但会牺牲带外抑制度；而等波纹响应却可以得到比较理想的带外特性，但带内有波纹；而椭圆函数虽然响应特性更逼近矩形，但阻带有波动。一般情况下，选用Tchebycheff响应。低通原型电原理图如图1所示。2008年第34卷第1期无线电通信技术43万方数据综合电子信息技术引入导纳(J)变换器可将上述低通原型变换成只有卯一种电抗元件的等效电路，如图2所示。盛：3圈l低通原型电原理图I1J'●刚,12卜J3L-『c¨．，一1图2只有一种电抗元件的低通原

8、型低通原型滤波器可以通过下述频率变换将其转化为带通滤波器，如图3所