腔体滤波器的设计

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腔体滤波器设计

2005-3-27 Allrizon Communication Corp
Transmission Line Terminated with Short, Open
Zs = Zo
Vinc
Vrefl
In-phase (0o) for open, out-of-phase (180o) for short
传向负载的波长
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
2005-3-27
Zs = Zo
Zo = characteristic impedance of transmission line
Zo
Vinc
Vrefl = 0! (all the incident power is absorbed in the load)
For reflection, a transmission line terminated in Zo behaves like an infinitely long transmission line
概念辨析
dB是一个表征相对值的值，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）

hfss腔体滤波器设计实例

hfss 腔体滤波器设计实例

在微波带通滤波器的设计中，我们经常采用腔体交指型结构。它具有插损小、带外抑制度高、结构紧凑、体积小等优点。

对于腔体交指型带通滤波器的设计，现在比较广泛的的思路是：只考虑相邻两耦合杆之间的耦合关系，忽略相邻杆以外的边缘电容的影响，因而采用两个沿结构传输的TEM 正交模来描述，即奇模和偶模。而实际在这种

滤波器结构中所有的谐振杆之间都存在耦合，因此这种方法只是一种简化的近似设计。采用这种方法设计的产品性能差，表现在带内插损和波纹大，矩形系数不好等，一般无法满足现在通讯的要求，我们还要花大量的精力对滤波器进行调整，以提高其性能。甚至需要重新加工再生产，这大大增加了产品的研制成本和周期。

因此我们必须对滤波器进行精确的设计，即在工程设计中将所有谐振杆的耦合都考虑进去，而这不是传统的手工计算可以完成的，必须借助计算机软件进行辅助设计。

自上世纪70 年代以来，CAD 工具在微波工程领域得到越来越广泛的

应用。经过多年的发展，目前国内外已有多种微波CAD 软件，而以Ansoft

公司的HFSS 效果最佳。通过该软件我们可以方便的得到各种物理模型，进

而对该模型进行电磁场的仿真。计算结束后我们就可以得到所需的场结构和相关的S 参数，也就知道了该滤波器的电性能情况。

本文用一个实例介绍了一种设计思路，借助计算机利用Ansoft 公司的HFSS 软件对腔体交指型滤波器进行精确设计，实验表明用这种方法设计

的滤波器有通带平坦、插损小、精确度高等特点。

hfss 腔体滤波器设计实例

下面通过一个S 波段的五级滤波器的设计实例加以说明。

腔体滤波器设计报告 2

腔体滤波器设计报告

学生姓名：彭聪学号：201222040413

单位：物理电子学院时间:2013年5月28日

一、技术指标：

频率范围：1710~1880MHz；带内插损：≤0.8dB

带外抑制：@960MHZ>80dB

@2200MHz>80dB

带内波动：≤0.6dB

端口阻抗：50ohm

二、理论分析

微波滤波器被广泛的应用于微波通信、雷达导航、电子对抗、卫星通信、导弹制导、测试仪表等系统中，是微波和毫米波系统中不可缺少的重要器件，其性能的优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。

1、微波滤波器分类

2、微波滤波器一些理论

（1）Q 值与谐振

微波滤波器是由谐振回路以某种方式排列再通过耦合结构把这些谐振回路组合在一起构成的。不同的谐振回路，谐振频率的范围和Q 值差别很大。因此，不同结构的滤波器适合不同的工作频率和带寛。LC 滤波器、声表面波/体声波滤波器、螺旋滤波器、梳状滤波器的工作频率比较低。介质滤波器、波导滤波器工作频率比较高。谐振回路Q 值高、滤波器工作带寛可以做的比较窄。

（2）滤波器的性能指标

a.频率范围21ωω−和带宽bw ：对于带通和带阻滤波器而言，也指衰减加大到某一确定值时的频率范围，如11121dB dB dB BW f f =−称为1dB 通带带宽或1dB 阻带带宽。带宽决定着滤波器分离信号中相邻频率成分的能力——频率分辨率。

b.插入损耗：插入损耗即描述了通带内的功率损耗大小。其表达式为：

2110log

10log L in

P IL S P =−=−c.回波损耗（Reflection Loss 缩写RL ）：回波损耗是描述滤波器性能的一个敏感参数，同时回波损耗（RL ）、驻波系数（VSWR ）和反射系数（Γ）三个参数是相关的，通常用来表征滤波器反射特性。回波损耗的公式定义以及三者之间的关系为：

ads波导腔体滤波器设计

ADS软件可以用于波导腔体滤波器的设计。下面简单介绍一下设计过程：

1. 确定滤波器的参数，包括中心频率、通带带宽、阻带带宽和衰减。

2. 在ADS软件中新建一个“layout”工程，在其中选择一个合适的波导宽度。

3. 将波导布满整个布局区域，并在中央添加两个矩形缺口，调整宽度和长度以达到带宽要求。

4. 运用仿真和优化工具进行电磁仿真和优化。如果需要更精细的仿真结果，可以引入三维电磁仿真软件。

5. 通过布局编辑器进行布局优化和参数调整，如增加爬行线和扇形盖板、调整缺口形状等。

6. 通过ADS软件的“加工输出”功能将布局数据输出到CNC机器进行加工。

7. 完成加工后，进行测试和调试。如果滤波器不满足要求，可以返回到步骤3到步骤6进行优化。

以上是波导腔体滤波器设计的基本流程，当然具体细节还需要根据具体情况进行调整。在设计过程中，需要注意滤波器的可制造性和可靠性。同时，在设计过程中要注意避免过度优化导致生产成本过高。

同轴腔体滤波器设计入门

同轴腔体滤波器设计入门——无交叉耦合结构

2009-05-14 21:44:47 阅读518 评论0 字号：大中小

仿佛记得射频铁三角是功率、频率、和阻抗。涉及射频电路设计，总是离不开这三个要素。那么在滤波器的设计中最关键的因素是什么呢？

答案是谐振和耦合。

无论什么样的滤波器，终归离不开谐振和耦合。以通信系统中常见的同轴腔体带通滤波器为例，谐振就是单腔的谐振，对于对称结构而言，单腔的自耦合为零，换句话说，每一个腔体都谐振在该带通滤波器的中心频率上。同轴腔体滤波器的单腔可以被看作是一个由同轴传输线和分布电容构成的并联谐振器。那么很容易理解，在谐振频率的时候，并联谐振器的对地阻抗为无穷大，即满足Z0tan（Bd）=1/wC的条件。此时，信号可以无衰减的从一个腔耦合到下一个腔。

什么又是耦合呢，耦合指的是谐振器之间电磁场的相互作用，耦合包括级间耦合和输入输出耦合。对于无交叉耦合的结构来说，级间耦合仅仅包涵非相邻腔之间的耦合。对于级间耦合，需要理解阻抗变换器的概念，我记得《现代微波滤波器的结构与设计》上有句话是这么描述的，一个理想的阻抗变换器，好像是工作在任意频率上的四分之一波长变换线一样。换句话说，一个理想的级间耦合在任意频率上都是四分之一波长的。并不依赖于频率而存在。实际中的耦合当然不是这样，腔间主耦合常常是磁耦合，而交叉耦合滤波器有时会用到电耦合。那么通过电路仿真会发现，电耦合和磁耦合对于带外抑制的影响是不同的。

腔间耦合为磁耦合时，阻带高端的抑制度会优于阻带低端。而电耦合时，恰恰相反。这是因为磁耦合和电耦合都是依赖于频率的，它们仅仅通带的在中心频率处可等效为四分之一波长线。而带外则稍有差异。造成了抑制度的差异。

腔体式带通滤波器的研究与设计

西安科技大学

硕士学位论文

腔体式带通滤波器的研究与设计

姓名：***

申请学位级别：硕士

专业：通信与信息系统

指导教师：***

2011

论文题目：腔体式带通滤波器的研究与设计

专业：通信与信息系统

硕士生：刘健（签名）

指导老师：刘新良（签名）

摘要

近年来，随着移动通信、电子对抗和导航技术的飞速发展，对新的微波元器件的需求和现有器件性能的改善都提出了很高的要求。微波带通滤波器作为一种重要的微波元器件在近几年来也得到了大力的发展。因此，对微波滤波器理论和设计方法的研究，已经引起了国内外器件工程师的极大兴趣。

本文以腔体式带通滤波器为研究的对象，采用综合法的经典公式与计算机仿真工具相结合的方法简化了设计过程，提高了设计和加工的准确性。在整个研究的过程中，概括起来主要做了以下几个方面的工作：

1. 从滤波器的网络设计理论入手，在耦合谐振腔带通滤波器的理论基础上，研究了

从低通原型滤波器到耦合谐振腔可调带通滤波器的设计过程。

2. 针对腔体式带通滤波器的设计，研究分析了滤波器频率变化和滤波器性能参数之

间的关系，得出实际设计时所需参数和滤波器结构的设计公式。

3. 依据设计指标，明确采用切比雪夫函数带通滤波器，并利用HFSS仿真软件对几

何尺寸参数的初值进行了仿真、优化，以得到滤波器几何尺寸参数的终值，使其能够满足最初的设计指标要求，最终的仿真结果说明了这种方法的可行性和实用性。

关键词：带通滤波器；微波滤波器；同轴腔；切比雪夫滤波器；HFSS

研究类型：应用研究

Subject : The Cavity Asana Band-pass Filter Research and Design Specialty ：Communication and Information System

宽带同轴腔体滤波器的设计

宽带同轴腔体滤波器的设计：

宽带同轴腔体滤波器（wideband coaxial cavity filter）是一种用于过滤信号的电路，主要由多个同轴腔体组成。它通常应用在射频（RF）和微波（microwave）系统之间，用于过滤掉某一特定频率以外的所有不需要的信号。它能够有效地将某一特定范围内的信号通过，而抑制其他频率范围内的信号。

宽带同轴腔体滤波器的设计主要由以下几个步骤组成：

第一步：定义滤波器的频率范围。根据不同的应用场景，需要选择恰当的频率范围。

第二步：选择合适的材料。由于同轴腔体滤波器需要使用电磁相关的材料，因此需要根据应用场景选择合适的材料。

第三步：确定同轴腔体的尺寸。根据滤波器的频率范围和材料性质，需要确定同轴腔体的尺寸和形状以满足该频率范围的电磁特性。

第四步：确定滤波器的工作电压和阻抗。为了确保滤波器的正常工作，必须确定滤波器的工作电压和阻抗。

第五步：调整滤波器的特性。调整滤波器的特性可以通过改变滤波器中的阻抗元件的参数来实现。

最后，宽带同轴腔体滤波器的设计需要充分考虑上述几个因素，以确保滤波器能够正常工作，并达到所需的性能要求。

腔体滤波器工艺流程

腔体滤波器是一种用于滤除特定频率信号的设备，广泛应用于通信系统、雷达系统和无线网络等领域。腔体滤波器的制造工艺流程是非常关键的，下面我们来介绍一下腔体滤波器的工艺流程。

1. 设计阶段，腔体滤波器的工艺流程首先从设计阶段开始。工程师根据滤波器的需求和规格，设计出滤波器的结构、尺寸和材料等参数。

2. 材料准备，根据设计要求，准备好所需的材料，通常包括金属材料、陶瓷材料等。这些材料需要经过严格的质量检验和筛选，确保滤波器的性能和稳定性。

3. 加工制造，在材料准备好之后，进行加工制造。这个过程包括切割、焊接、打磨、精密加工等步骤，需要使用各种加工设备和工具，确保滤波器的结构和尺寸符合设计要求。

4. 装配调试，在加工制造完成后，进行装配和调试。将各个部件组装在一起，进行电路连接和调试，确保滤波器的正常运行和性能稳定。

5. 测试验证，最后，对制造好的腔体滤波器进行严格的测试和验证。包括频率响应测试、功率损耗测试、温度稳定性测试等，确保滤波器满足设计要求并具有良好的性能指标。

通过以上工艺流程，腔体滤波器可以被制造出来，从而满足各种通信系统和雷达系统对于信号滤波的需求。这些工艺流程的严谨性和精密度对于腔体滤波器的性能和稳定性至关重要。

3.4GHz梳状线腔体滤波器的设计.

本科生毕业论文设计

题目： 3.4GHz 梳状线腔体滤波器的设计

系部学科门类工学专业电子信息工程学号

姓名

指导教师

年月日

装订线

3.4GHz梳状线腔体滤波器的设计

摘要

在当今通信领域中，微波滤波器在通信设备中占有重要的地位，在微波毫米波通信、卫星通信、雷达、导航、制导、电子对抗、测试仪表等系统中，有着广泛的应用。梳状线滤波器具有小体积、高Q值、高功率容量等优点，是微波滤波器中常见的腔体形式，工程实用性较强，广泛应用于通信及其它领域。本文从滤波器的工作原理出发，分析了梳状线带通滤波器的结构特征，并利用软件Ansoft HFSS进行仿真，最后基于仿真结果制作出实物并进行了调试，使其最终达到预期的指标。

关键词：梳状线滤波器仿真调试

ABSTRACT

In the field of current communication, Comb-line filters occupies an important position in communication equipment. Microwave filters has a wide range of applications in microwave communication, millimeter wave communication, satellite communication, radar, navigation, guidance, electronic against, testing instruments system. Comb-line filters have small size, high Q value, high power capacity etc, and is common in microwave filters of the recessed forms, therefore it widely used in communications and other fields . Based on the theory of filters, the structure characters of comb-line band-pass filter have been analyzed and the typical parameters have been calculated. Then the filter is simulated with software Ansoft HFSS. At last, I have manufactured a practicality based on the results of simulation and debugged it for the purpose of achieving anticipative targets.

腔体滤波器结构

腔体滤波器是一种常见的微波滤波器，其结构通常由一路或多路独立的滤波器单元组成，主要包括腔体、盖板、连接器、传输主杆、电容耦合片、低通、谐振器、调谐螺杆（即调谐自锁螺钉）、电容耦合杆、介质、紧固螺钉等零部件。

其中，腔体是滤波器结构的主要部分，通常由金属整体切割而成，结构牢固。这种滤波器通常具有良好的性能，如较高的Q值、优良的散热性等。此外，由于其体积较小，这种滤波器也适用于小型化的应用，如Massive MIMO

有源天线。

以上内容仅供参考，建议查阅关于腔体滤波器的书籍或者咨询相关技术专家，获取更全面和准确的信息。

腔体滤波器设计参数

腔体滤波器是一种常见的微波滤波器，用于在微波频段实现信号的选择性过滤。腔体滤波器的设计参数包括中心频率、带宽、插入损耗、群延迟、阻抗匹配、尺寸和材料等。

首先，中心频率是腔体滤波器设计的关键参数之一，它决定了滤波器能够通过的频率范围。中心频率的选择应该与应用场景和信号频率相匹配，通常通过腔体的尺寸和电磁模式来确定。

其次，带宽是指滤波器在中心频率附近的频率范围，决定了滤波器的频率选择性能。带宽的选择需要考虑到信号的带宽需求以及滤波器的实际工作条件，通常通过腔体的谐振模式和传输线的特性来实现。

插入损耗是指信号通过滤波器时所损失的功率，是衡量滤波器性能好坏的重要指标之一。设计腔体滤波器时需要尽量降低插入损耗，可以通过优化腔体结构、选择合适的材料和加工工艺来实现。

群延迟是指信号通过滤波器后引起的相位延迟，对于时域要求严格的应用，群延迟的稳定性和低波动性是重要考虑因素之一。

阻抗匹配是指滤波器输入输出端口与外部电路之间的阻抗匹配，设计时需要考虑端口的阻抗特性以及传输线的匹配网络，以确保滤

波器与外部电路之间的良好匹配。

此外，腔体滤波器的尺寸和材料也是设计参数中需要考虑的重

要因素。尺寸和材料的选择会影响到滤波器的工作频率范围、功耗、制造成本等方面。

综上所述，腔体滤波器的设计参数涉及到中心频率、带宽、插

入损耗、群延迟、阻抗匹配、尺寸和材料等多个方面，设计时需要

综合考虑这些参数，并根据具体的应用需求进行合理的选择和优化。

hfss腔体滤波器设计实例

HFSS（High Frequency Structure Simulator）是一种用于电磁场仿真和分析的软件工具。它广泛应用于高频电磁场的建模和分析，可用于设计各种射频（RF）和微波器件，如天线、滤波器、耦合器等。

本文将以HFSS腔体滤波器设计实例为题，介绍如何利用HFSS软件进行腔体滤波器的设计。

我们需要明确腔体滤波器的基本原理。腔体滤波器利用腔体的谐振模式和谐振频率来实现信号的滤波。通过调整腔体的几何参数和材料特性，可以实现对特定频率范围内的信号进行滤波。因此，腔体滤波器的设计关键在于确定合适的腔体结构和参数。

接下来，我们将以一个实际的设计例子来具体介绍HFSS腔体滤波器的设计流程。

假设我们要设计一个工作在2.4GHz频段的微波腔体滤波器。首先，我们需要选择合适的腔体结构。常见的腔体结构有矩形腔体、圆柱腔体等，根据设计要求选择合适的结构。

在HFSS中，我们可以通过绘制几何模型来定义腔体结构。绘制完成后，我们需要定义腔体的材料属性，包括介电常数、磁导率等。这些参数将直接影响腔体的谐振频率和模式。

接下来，我们可以利用HFSS的求解器进行电磁场仿真。在仿真前，我们需要设置仿真的频率范围和精度。根据设计要求，选择合适的频率范围，并设置适当的网格精度。

仿真完成后，我们可以通过HFSS的结果分析工具来分析仿真结果。主要包括频率响应、S参数、电场分布等。根据设计要求，对仿真结果进行评估和调整。如果需要改善滤波器性能，可以通过调整腔体的几何参数和材料特性来实现。

在设计过程中，需要注意以下几点。首先，腔体的尺寸和几何参数应该合理选择，以满足设计要求。其次，材料的选择和特性对滤波器性能影响很大，需要选择合适的材料并设置正确的特性。最后，仿真结果的准确性和稳定性也需要重视，可以通过调整网格精度和求解器参数来提高仿真结果的准确性。

腔体滤波器设计参数

腔体滤波器是一种常用于信号处理的滤波器，它利用腔体的共振特性来滤除特定频率的信号。设计腔体滤波器时，需要考虑以下几个参数。

1. 中心频率：腔体滤波器的中心频率是指滤波器对信号进行滤波的中心频率。中心频率的选择取决于所需滤波的频率范围。对于窄带滤波器，中心频率通常选择在信号的频谱中心。

2. 带宽：带宽是指在中心频率附近允许通过的频率范围。带宽的选择取决于所需滤波的频率范围和滤波器的应用。较窄的带宽可以提高滤波器的选择性，但可能导致信号衰减。

3. 增益：增益是指滤波器在中心频率处对信号的放大或衰减程度。增益可以用来调节滤波器的输出信号强度，以适应系统的需求。

4. 阻带衰减：阻带衰减是指滤波器在中心频率附近对非理想频率的信号的衰减程度。阻带衰减的大小取决于滤波器的设计和制造质量。

5. 相位响应：相位响应是指滤波器对输入信号的相位特性的影响。良好的相位响应可以保持信号的相位准确性，避免引入额外的相位失真。

腔体滤波器的设计参数包括中心频率、带宽、增益、阻带衰减和相位响应。根据具体的应用需求和信号特性，可以灵活选择这些参数，

以实现滤波器的设计目标。设计一个良好的腔体滤波器，需要综合考虑这些参数，并进行合理的优化和调整，以满足实际应用的要求。

同轴腔体滤波器强耦合方法

同轴腔体滤波器采用同轴线作为导引结构，内层导体是中心导体，外层导体是波导壁。滤波器的基本结构包括输入端口、输出端口和多个腔体单元。每个腔体单元中都含有传输线和耦合结构。在传输线传输过程中，滤波器只允许特定频段的信号通过，其余频段的信号被抑制。

强耦合方法是通过增加耦合结构中的耦合能量来实现。在传输线上，耦合结构能够将能量从一个腔体单元传送到相邻的腔体单元。通过增加耦合结构中两个腔体单元之间的接触面积或缩小两个腔体单元之间的间隔，可以增加耦合能量，从而增强两个腔体单元之间的强耦合效果。

强耦合方法的一个关键参数是耦合系数，它用于描述两个腔体单元之间的耦合强度。耦合系数越大，耦合效果越好，滤波器的带宽也越窄。在设计过程中，需要根据实际需求选择适当的耦合系数。

强耦合方法的一个常见应用是互补和增益平衡技术。互补技术是指通过将两个腔体单元进行互补设计，实现相互抵消耦合效应的方法。增益平衡技术是指通过调整耦合结构的设计参数，实现两个腔体单元之间耦合效应的平衡。

同时，强耦合方法还可以用于实现增益均衡技术。增益均衡技术是指通过调整耦合结构的设计参数，使得滤波器在通频带内具有类似的增益特性。这对于一些需要保持信号增益稳定的应用非常重要。

强耦合方法还可以用于实现微带线耦合、共振腔耦合和微带线共振腔耦合等。这些耦合方式在实际应用中具有不同的特点和优势。例如，微带线耦合可以实现较小的尺寸和较高的增益，共振腔耦合可以实现较低的插入损耗，而微带线共振腔耦合则可以实现较大的带宽和较小的插入损耗。

一种高性能腔体带通滤波器的研究与设计

【关键词】腔体滤波器；交叉耦合；高抑制；ＡＷＲ；ＨＦＳＳ【中图分类号】ＴＮ７１３．５【文献标志码】Ａ
ＹＡＮＧＹｏｎｇｘｉａ，ＬＩＵＦａｎｇｆａｎｇ
ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆａＨｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣａｖｉｔｙＢａｎｄｐａｓｓＦｉｌｔｅｒ
ｓｉｏｎ，ｗｉｄｅｐａｓｓｂａｎｄ，ｈｉｇｈ— ｂａｎｄｒｅｊｅｃｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｉｎｓｅｔｒｉｏｎｌｏｓｓ．Ｔｈｅｉｆｌｔｅｒｈａｓａｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｔｈｅｃｏｍｍｕ —
ｏｆＣＤＭＡ８００Ｍｎｅｔｗｏｒｋ．Ｎｅｗｃｒｏｓｓｃｏｕｐｌｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｎｔｈｅｅｄｇｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｉｇｈｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｓｕｓｅｄ．Ｗｉｔｈｕｓｉｎｇ

腔体滤波器设计

2005-3-27
Allrizon Communication Corp
Measuring S-Parameters
a1
Incident
Forward
S 11
Reflected
b1
S 21
Transmitted
b2
Z0
DUT
Load
a2 = 0
S 11 = Reflected
Incident
S 21 = Transmitted
Incident
=
b1 a1
b
=
2
a1
a2 = 0 a2 = 0
S 22 = Reflected
Incident
S 12 = Transmitted
Incident
=
b2 a2
b
=
1
a2
a1 = 0 a1 = 0
Z0
Load
a1 = 0
b 1 Transmitted
DUT
S 12
b2
S 22
Reflected
腔体滤波器的分析与设计
边登峰
Dengfeng_bian@allrizon-china.com
Outline
腔体滤波器的设计流程腔体滤波器的设计相关的基本理论 Q值分析和测试交叉耦合的功能和使用温度对产品的影响 EDA设计工具的使用 Q&A