腔体滤波器功率容量研究rt

《腔体滤波器功率容量研究rt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、腔体带通滤波器功率容量预测方法摘要——本文介绍了一•种新的带通腔体滤波器功率容量的预测方法。对于一个给定的滤波器结构，在输入功率固定的条件下，每一个腔体的储能与输入功率有固定的比例关系；滤波器腔体储能又与腔体屮电场的最人场强之间有特定的比例关系。因此，滤波器的输入功率与滤波器腔体最大场强之间可以建立直接联系。关键词带通腔体滤波器功率容量储能输入功率1引言关于滤波器的功率容量问题由來己久。随着未來3G与4G系统的诞生，滤波器性能也将不段提高。対于功率的要求显得越发重要。正确预测滤波器的功率容量，能够避免在滤波器投入使用时因功率过大造成击穿。带來不必要的损失。在文献

2、［1］中，给出了一种计算谐振腔储能与场强Z间的关系，进1何计算滤波器的功率容限。但是其只能针对特定腔体进行计算。文献［2］中，讨论了群时延与功率容量的关系，但其计算复杂。本文根据前人的经验，结合滤波器等效电路与单谐振腔模型，对滤波器功率容量问题做了准确的预测，能够史方便的指导工程应用。2谐振器储能与最大场强的关系谐振腔的固有品质因数定义为谐振腔处于谐振状态时，腔内的总储能与一个周期内腔体的损耗Z比：(1)On=2龙=—ps其中的W表示谐振器的总的储能，W,表示谐振腔在一个周期中的能量损耗，乙表示一个周期内谐振腔的平均功率损耗。对于储能W来说，是电场储能•磁场储能

3、的总和：W=we+wm⑵由于谐振腔内电磁场以纯驻波的形式存在，电场和磁场Z间有兀/2的相位差，这就是说，当腔内电场在某一吋刻达到最大值吋，磁场将为零，而电场最大，经过四分Z—个周期后,电场达到最大值，磁场为零。因此，储能的表达式乂可以写成：W二叱"专“冋讪⑷通过(4)式，又可以得到储能与平均功耗之间的关系：Q°(5)在具体的腔体结构小，电场的分布是与腔体的结构存在关系的。将电场的分布表示为如下形式：EnwJ（S，Z）（6）其中耳逖为电场的最大值，/（x,y,z）为一个分布函数，表征电场的分布特性，7（X,）^）

4、=lo上式中的乞口议会随着激励功率的增加而改变，则

5、不会随激励功率的增加而变化。将式（14）代入（6）中可以得到：(7)(8)因此，腔体储能与最大场强可得如下关系:ax(9)3系统输入功率与腔体储能的关系根据（8）,能够得出其耗散功率表达式:(10)由微波网络理论，一个对称二端I」网络得的功率损耗:p产[i-(s$+s釣必二1QWdi)其小，©为第i个腔的谐振频率，叱为第i个腔的储能，W为腔体在谐振频率时的储能。由此式可以得岀输入功率与最大储能Z间的关系:(13)iQtW—~~妙1—(S]]+S2])令77二(14)联立(14),0D图1滤波器等效电路模型图2S参数线(15)空气的击穿场强能够由下面的公式确定。E

6、p〜3.75“(1+写)"2(—+6.4x104+-^-)3/,6(V/m)vcPL石PSin6D=—(cm25_,)(16)Pvc=5xl09p(5_,)下面将以一个7阶交叉耦合滤波器为例，來对上述结论加以验证。如图1所示为一个7阶交叉耦合滤波器等效电路。图2为具滤波特性Illi线。图3滤波器各谐振腔储能利用ansoftdesignernJ'以在输入功率为1W吋，其各个谐振腔的储能。图4滤波器谐振腔其最大储能分别为8.35x10-9Jo若采用图4所示腔体作为滤波器谐振腔，利用CSTMICROWAVESTUD10,能够求出其储能为1J时最大场强。将其代入（9）中

7、,能够得出§的值。常温常压下，空气的击穿场强为£„=2.2xlO7V/m。将£八“、刖勺值带入式（18）中，在通带内所能承受的最大功率为^=11.515x10^0所预测承受功率与文献［4］中结果基本相同。4不同拓扑结构对功率容量的影响有同样频率响应的滤波器，若采取不同的拓扑结构，也会对功率容量产住影响。图5与图6为两个具有同样频率响应的滤波器等效电路。可以看出，两个滤波器具有不同的拓扑结构。OCbO图6图5八阶交义耦合滤波器等效电路模型，3-5,3-7存在交义耦合。图6八阶交义耦合滤波器，2-4,5-7存4试验结果11月24口上午，我们対三种滤波器的测试结果作了

8、试验下面是试验结果与计算值的比较。表一是比较结果。型号DDUPDDMPDDUD计算值961W734W534W试验结果1200W728W500W试验条件0.4个大气压0.54个大气压0.54个大气压4结论利用以上方法，计算了以下儿种滤波器的击穿场强，其预测值与测试值基本相同。此方法是一种具有创新概念的方法。能够对滤波器的功率容最作出准确的预测。