现代微波电路和器件设计4、波导滤波器设计波导滤波器设计１、波导滤波器概述波导滤波器是传输线滤波器的一种。波导滤波器的特点：低插耗、高功率容量一般的，波导滤波器由不连续处和传输线段组成。两者都可以等效为相应的集总参数元件和电路：波导不连续结构提供等效电抗；传输线段等效谐振腔等。波导滤波器的模式问题：TE10波导滤波器的性能是两端口TE10之间的波导不连续性结构产生高次模高次模对于主模TE10的作用相当于一个电抗。高次模时衰减的，而且衰减很快，所以是局部的。波导带通滤波器对称膜片SymmetricalDiaphragm３、设计思想和ＣＡＤ方法波导带通滤波器具有多种形式；共同点为什么采用这样的结构？为什么不用那样的结构？波导滤波器的通用CAD设计；模式匹配；FDTD——HFSS；CST；IE3D复杂结构全波仿真和多变量优化费时费力；设计思想：电路综合理论和HFSS仿真相结合说明１：具有倒置阻抗变换器的半波滤波器Butterworth低通滤波器原型Chebyshev低通滤波器原型低通到带通变换后，带通原理电路，在微波中不易实现。微波滤波器常用结构，阻抗变换器级联串联谐振。Ｊ变换器和并联谐振回路类同。或者变换的路径如下：说明２：Ｋ／Ｊ变换器1/4波长阻抗变换器（阻抗倒置变换器）其他形式的阻抗变换器等效电路电纳Ｂ>0圆波导膜片和等效电路说明3：传输线等效一段开路传输线或者短路传输线作为谐振器。说明4：滤波器分析和综合设计步骤设计步骤以上步骤也可以没有CAD的参与：由理论分析得到膜片的等效电路值——并联电感和两段负的传输线，半波长的谐振腔吸收负的传输线说明2：结构、等效电路和模式、场高次模对于主模TE10的作用相当于一个电抗。高次模时衰减的，而且衰减很快，所以是局部的。相邻两个膜片较远时，一个的高次模无法到达另一个膜片，各自的影响是独立的；两个膜片模型是相同的，都是TE10激励，高次模电抗影响；相邻两个膜片较近时，一个的高次模会受到另一个的影响，两者是互相影响的；此时不能把相邻膜片分成两个单独的膜片处理，要考虑高次模的耦合。4、设计实例f0BWILRLExample:K´01=0.0775K´12=0.0048K´23=0.0034K´34=0.00322、耦合设计与文献有差别！（PEC与有耗材料设置？计算精度？——）3、传输线段设计最后，可以建立滤波器模型，进行全部结构的仿真，检验设计结果。在部分设计中，这一步是必须的，总体结果需要通盘考虑和进一步的修正。波导滤波器响应曲线带有圆角的电感膜片滤波器Designprocedure:M.Guglielmi,SimpleCADprocedureformicrowavefiltersandmultiplexers,IEEETrans.MicrowaveTheoryTech.,vol42,pp1347-1352,July199405年微波年会Ansoft＋Designer结合设计微波波导系统作业：完成本课中滤波器的设计。努力解决出现的问题。３、设计思想和ＣＡＤ方法说明２：Ｋ／Ｊ变换器设计步骤高次模对于主模TE10的作用相当于一个电抗。高次模时衰减的，而且衰减很快，所以是局部的。相邻两个膜片较远时，一个的高次模无法到达另一个膜片，各自的影响是独立的；两个膜片模型是相同的，都是TE10激励，高次模电抗影响；相邻两个膜片较近时，一个的高次模会受到另一个的影响，两者是互相影响的；此时不能把相邻膜片分成两个单独的膜片处理，要考虑高次模的耦合。3、传输线段设计Designprocedure:M.Guglielmi,SimpleCADprocedureformicrowavefiltersandmultiplexers,IEEETrans.MicrowaveTheoryTech.,vol42,pp1347-1352,July1994作业：完成本课中滤波器的设计。努力解决出现的问题。