腔体滤波器的设计
腔体滤波器设计
V Transmitted
V Transmitted V Incident
=
Transmission Coefficient =
T
V
=
=
t t
Insertion Loss (dB) = - 20 Log
Trans Inc
V V
Gain (dB) = 20 Log
Trans Inc
- 20 log
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
Measuring S-Parameters
a1
Incident
S
21
Transmitted
DUT
b2 Z0
Load
Forward
S S = =
S 11 b1
Reflected
a2 = 0
11
b1 Reflected = a Incident 1
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
耦合谐振滤波器最基本的耦合结构
馈源只与一个谐振器耦合，负载 端仅与一个谐振器耦合，且中间只 有一条耦合路径即主路径，各级谐 振器之间逐级耦合。
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
梳状线滤波器结构示意图
For reflection, a transmission line terminated in a short or open reflects all power back to source
2005-3-27 Allrizon Communication Corp
Reflection Coefficient
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：22110log10log L inP 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：22110log10log(10log()1R in P VSWR RL P VSWR −=−=−=−Γ+d.带外抑制（Rejection 缩写RJ ）：在给定的频率下，带外信号的插入损耗大于最小带内信号的插入损耗的数值。
介质腔体滤波器设计[]
![介质腔体滤波器设计[]](https://img.taocdn.com/s3/m/963b78a384868762caaed56b.png)
目次1引言 (1)1.1 介质谐振器的发展和应用 (1)1.2 介质滤波器的特点及应用 (3)1.3 本文的主要研究内容 (3)2介质腔体滤波器的理论设计 (4)2.1滤波器基本原理 (4)2.2 介质腔体滤波器的线路设计 (8)2.3 介质腔体滤波器的微波实现 (10)3 腔体介质滤波器的仿真设计 (15)3.1 Ansoft HFSS软件介绍 (15)3.2 腔体介质滤波器的工作原理 (17)3.3 腔体介质滤波器的仿真过程 (17)4 腔体介质滤波器的生产与调试 (20)4.1 介质谐振器与截止波导的生产 (20)4.2 滤波器的调试 (22)5 滤波器的测试结果及分析 (22)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)1 引言1．1 介质谐振器的发展和应用微波介质谐振器是国际上70年代出现的新技术之一。
1939年，R ．D ．Richtmyes 就提出非金属介质体具有和金属谐振腔类似的功能，并把它称为介质谐振腔。
但是直到六十年代末才开始使用到微波电路中。
国内七十年代就有人研究，八十年代初报导了有关研究成果。
介质谐振器是用低损耗、高介电常数的介质材料做成的谐振器，已广泛应用于多种微波元器件中。
它具有如下特点：①体积小，由于材料的介电常数高，可使介质谐振器的体积小至空腔波导或轴谐振器的1/10以下，便于实现电路小型化；②Q 0值高，高0.1-30GHz 范围内，Q 0可达103-104；③基本上无频率限制，可以适用到毫米波（高于100GHz ）；④谐振频率的温度稳定性好。
因此，介质谐振器在混合微波集成电路中得以广泛的应用。
目前，介质谐振器已用于微波集成电路中作带通和带阻滤波器中的谐振元件、慢波结构、振荡器的稳频腔、鉴频器的标准腔等。
①在微波集成电路中，介质谐振器的形状通常为矩形、圆柱形和圆环形。
介质谐振器的谐振频率与振荡模式、谐振器所用的材料及尺寸等因素有关。
分析这个问题的方法早期是用磁壁模型法，即将介质谐振器的边界看成磁壁来分析，这种方法的误差较大，达10％。
ads波导腔体滤波器设计
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。
腔体滤波器工艺流程
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ABSTRACTIn 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.Key words：Comb-line Filter Simulation Debug目录一绪论 (1)1.1 课题来源与意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 课题的研究内容、方法及手段 (1)二梳状线滤波器的综合介绍 (3)2.1 梳状线滤波器的特点 (3)2.2 梳状线滤波器的结构 (3)2.3 梳状线滤波器的工作原理 (3)三梳状线滤波器的设计 (4)3.1 梳状线滤波器设计思路 (4)3.2 梳状线滤波器的技术指标 (4)3.3 梳状线滤波器的归一化原型 (4)3.4 频率变换 (5)3.5 相关的理论计算过程 (5)四运用Ansoft HFSS进行仿真设计 (7)4.1 单腔模型及仿真结果 (7)4.2 双腔模型及仿真结果 (8)五梳状线滤波器的实物制作与测试 (11)六总结与结论 (12)参考文献 (13)一绪论1.1 课题来源与意义本课题来源于科研生产。
腔体滤波器的设计
腔体滤波器的设计中耦合窗口的计算马军昌魏文珍（西安富士达科技股份有限公司，西安710077）Designing Of Cavum Filter(二)Ma junchang Wei wenzhen(XI,AN FORSTAR S&T CO.,LTD,XI,AN710077)摘要：根据螺旋滤波器耦合窗口，通过螺旋线与谐振杆转换，得出腔体耦合窗口的计算，与实例有很好的吻合。
关键词：同轴腔体滤波器耦合窗口，面积等效Abstract: according to the spiral bandpass coupling window, through spirals and resonant stem conversion, draw recessed coupled with examples of calculation, window has very good agreement. Keywords: coaxial recessed filter coupling window, an area of equivalent 1 引言腔体滤波器谐振腔之间的耦合窗口问题比较复杂，用数学分析的方法来解决比较困难，尤其耦合窗口的高度与耦合系数之间的关系，目前还没有准确的数学分析和计算。
现在可以借鉴的技术只有螺旋谐振器的耦合系数与窗口高度之间一个关系曲线。
如果将其通过等效转换，将螺旋线等效为腔体滤波器的谐振杆，那么问题将会得到解决。
为了更好的说明这个问题，在推导完成之后，再通过一个例题去验证它。
2 同轴腔体之间的耦合2.1 耦合窗口高度和耦合系数之间的关系螺旋滤波器的窗口h的定义图（右）通过实验的方法得到如下的关系曲线：上图中：K—耦合系数；h—窗口高度；d—螺旋线直径上图曲线可以简化为下列公式：（1）上式中的K—耦合系数、是按预畸设计法得到的。
所谓预畸设计法：为了在元件有耗的情况下准确地实现各类响应，须把元件的损耗预先考虑进去，然后进行综合得出有耗时的设计参数来。
hfss腔体滤波器设计实例
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。
HFSS是一种强大的工具，可以用于腔体滤波器的设计和分析。
腔体滤波器设计参数
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。
腔体滤波器设计参数
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。
微波腔体滤波器设计PPT课件
Fn Un
En2
Pn2
2Fn2 2
Pn
N
1
n 1
1
n
取左半平面的根
-3
-2
-1
-20
-40
-60
1
2
3
注意到，General Chebyshev函数的特性： 带内为等波纹，带外特性和有限传输零点的个数和位置密切相关。
怎样由带外指标确定滤波器的阶数和有限传输零点的位置？ 什么样的General Chebyshev函数是最优的？
可以证明，具有带外等波纹特性的General Chebyshev函数最优，即： • 具有同样阶数和有限传输零点个数的函数，带外等波纹的最优； • i+1个有限传输零点的函数带外特性优于i个有限传输零点的函数特性。
在工程设计中，设有限传输零点的个数是i，考察此时的最优特性：带外 等波纹的情况；如果不能满足指标，则要增加有限传输零点的个数；以此类推， 直到得到逼近函数。
其中 称此矩阵为耦合矩阵
Scaled external quality factor Normalized coupling coefficient
滤波器双口网络，有 S参数，有
由电压环路方程，得到 带入S参数表示式，得到
对于异步调谐情况，有
电容耦合腔体滤波器等效电路
可见，归一化阻抗矩阵Z和归一化导纳矩阵Y相同。 即，无论耦合腔体滤波器是感性耦合，还是容性耦合，亦或是混合 耦合，可以使用统一的公式表示。
然后在考虑如何实现该逼近函数的问题；当然在该过程中，可以预先对结 构等有所参考，对逼近函数的形式有所限定。
（2）优化的方法求解耦合矩阵
首先，根据预先设定的耦合拓扑结构定义耦合矩阵，常用两种方式：
交指型腔体滤波器设计
第31卷 第1期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 V ol.31, No.12 0 1 1年 3月Nuclear Fusion and Plasma PhysicsMarch 2011文章编号：0254−6086(2011)01−0081−04收稿日期：2010−06−08；修订日期：2010−09−27作者简介：陈丽艳(1984−)，女，河南省邓州市人，研究生，主要从事微波器件的设计与研究。
交指型腔体滤波器设计陈丽艳，刘甫坤，单家方，贾 华，李 军(中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031)摘 要：为抑制EAST 装置现场的电磁信号对低杂波系统运行的干扰，设计了一个交指型腔体滤波器，其中心频率为2.45GHz ，带宽为0.245GHz 。
介绍了交指型腔体滤波器的设计思路和方法，利用高频电磁仿真软件HFSS 仿真提高了设计效率和精度。
关键词：低杂波电流驱动；干扰信号；交指滤波器；HFSS 仿真 中图分类号：TL62+4 文献标识码：A1 引言低杂波(LHW)是等离子体中以低混杂模式传播的准静电波，可用于托卡马克等离子体电流驱动、加热和预电离。
在托卡马克低杂波系统周围存在干扰信号，按干扰的来源主要分为两类：空间电磁干扰和地线干扰。
EAST 装置周围分布的各种电子仪器和大功率电器设备，其工作时均向周围辐射电磁能量，形成空间电磁干扰，同时当系统的地电流出现突变时，也会产生地线干扰[1]，因此需要在低杂波前级系统和测量系统中加入一个带通滤波器，用以滤除干扰信号。
交指型腔体滤波器有结构紧凑和可靠性高等特点。
每个谐振器的间隔较大，公差要求低，易于加工制造和调谐，每个谐振器长度约为四分之一0λ，第二通带远在30ω处，其间不会有第二通带，且损耗要比梳状滤波器小，阻带抑制性高；谐振器连接在相对的两个接地板上，因而有更好的相位和延迟特性。
因此，在EAST 装置低杂波系统中选用交指型腔体滤波器的设计方案。
腔体滤波器设计
基本概念
1. 窄带滤波器的相对带宽：BW=(f2-f1)/f0 f1，f2分别是通带的起止频率 f0是通带中心频率 窄带滤波器的相对带宽一般在20%以下
2. 几个概念的辨析：dB，dBm，dBc
2005-3-27
Allrizon Communication Corp
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=
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
Reverse
a2
Incident
2005-3-27
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S-Parameters with Common Measurement Terms
S11 = forward reflection coefficient (input match) S22 = reverse reflection coefficient (output match) S21 = forward transmission coefficient (gain or loss) S12 = reverse transmission coefficient (isolation)
腔体滤波器设计参数
腔体滤波器设计参数腔体滤波器是一种用于音频信号处理的设备，它能够改变信号的频率特性。
设计一个腔体滤波器需要考虑以下几个参数：中心频率、带宽和增益。
中心频率是指滤波器的主要作用频率。
在设计腔体滤波器时，需要选择一个合适的中心频率，使得该频率处的信号能够得到有效的滤波处理。
例如，如果要设计一个音乐等级器，可以选择不同的中心频率来调节不同音频频段的音量。
带宽是指滤波器的频率范围。
不同的应用需要不同的带宽，例如，对于音频信号而言，低音频一般具有较宽的带宽，而高音频则具有较窄的带宽。
在设计腔体滤波器时，需要根据具体的应用需求来确定合适的带宽。
增益是指滤波器对信号的放大或衰减程度。
在腔体滤波器中，增益可以用来调节信号的音量。
例如，如果想要增强某个频段的音量，可以增加该频段的增益值。
为了实现以上参数的设定，可以使用不同类型的腔体滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器可以使低于设定频率的信号通过，而高通滤波器则可以使高于设定频率的信号通过。
带通滤波器可以使位于设定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器则可以使位于设定频率范围内的信号被阻断。
腔体滤波器的设计需要考虑到信号处理的准确性和效果。
为了达到更好的信号处理效果，可以采用数字滤波器的设计方法。
数字滤波器可以通过数字信号处理器来实现，具有精确的滤波特性和较低的失真。
腔体滤波器的设计参数包括中心频率、带宽和增益。
通过选择合适的参数值和采用适当的滤波器类型，可以实现对音频信号的有效处理。
腔体滤波器的设计需要考虑到信号处理的准确性和效果，采用数字滤波器可以达到更好的滤波效果。
同轴腔体滤波器设计入门-无交叉耦合结构
同轴腔体滤波器设计入门-无交叉耦合结构同轴腔体滤波器设计入门（无交叉耦合结构）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。
地址：深圳市南山区西丽镇新光路工业区10栋4楼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。
那么腔间的耦合如何识别呢。
在HFSS中可以通过电磁场来判断腔间耦合。
磁耦合的情况下，在对称面上磁场是连续的，电耦合的情况下呢，对称面上电场是连续的。
这是一种很简单的方法适合初学者。
而对于一个有经验的设计者对于常用的耦合都非常熟悉，可以凭经验判断出耦合的方式。
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腔体滤波器的设计中耦合窗口的计算
马军昌魏文珍
（西安富士达科技股份有限公司，西安710077）
Designing Of Cavum Filter(二)
Ma junchang Wei wenzhen
(XI,AN FORSTAR S&T CO.,LTD,XI,AN710077)
摘要：根据螺旋滤波器耦合窗口，通过螺旋线与谐振杆转换，得出腔体耦合窗口的计算，与实例有很好的吻合。
关键词：同轴腔体滤波器耦合窗口，面积等效
Abstract: according to the spiral bandpass coupling window, through spirals and resonant stem conversion, draw recessed coupled with examples of calculation, window has very good agreement. Keywords: coaxial recessed filter coupling window, an area of equivalent 1 引言
腔体滤波器谐振腔之间的耦合窗口问题比较复杂，用数学分析的方法来解决比较困难，尤其耦合窗口的高度与耦合系数之间的关系，目前还没有准确的数学分析和计算。
现在可以借鉴的技术只有螺旋谐振器的耦合系数与窗口高度之间一个关系曲线。
如果将其通过等效转换，将螺旋线等效为腔体滤波器的谐振杆，那么问题将会得到解决。
为了更好的说明这个问题，在推导完成之后，再通过一个例题去验证它。
2 同轴腔体之间的耦合
2.1 耦合窗口高度和耦合系数之间的关系
螺旋滤波器的窗口h的定义图（右）
通过实验的方法得到如下的关系曲线：
上图中：K—耦合系数；h—窗口高度；d—螺旋线直径
上图曲线可以简化为下列公式：
（1）
上式中的K—耦合系数、是按预畸设计法得到的。
所谓预畸设计法：为了在元件有耗的情况下准确地实现各类响应，须把元件的损耗预先考虑进去，然后进行综合得出有耗时的设计参数来。
这时除通带内附加一固定损耗外，响应曲线与无耗情况一样，这就是预畸设计法。
显然，不同的损耗，综合出来的数据是不同的。
通过上面一个公式明显解不出我们需要的h，因此还需要引入另一个参数ќ，ќ—是归一化的耦合系数.
在低通原型滤波器中,将耦合系数定义为: ќ1 2=ω1 2/ω3dB
ω1 2—相邻两元件的实际谐振频率
ω3dB—滤波器通带边缘衰减3分贝处的实际频率
而耦合系数
Κi，i+1=ќi，i+1×△f3dB/ f0 （2）
上式中：△f3dB---3dB带宽
f0---中心频率
ќi，i+1----相应已的低通原型中第i支路和第i+1支路间的耦合系数
在实际设计中△f3dB是已知数；f0是已知数；ќi，i+1当滤波器的节数和设计原型确定后，可以通过查表的形式得到。
这样通过（2）式既可求出Κi，i+1，将它代入（1）就可以解出h/d
2.2 螺旋线与谐振杆
通过以上公式可以看出，只要知道d就可以解出窗口的高度h，在螺旋滤波器中d是可以确定的，而在同轴腔体滤波器中如果将谐振杆和螺旋线作一等效，问题将得到解决。
2.2.1 圆柱腔
螺旋滤波器:
阻抗: Z c=25×104/f0D D—内腔直径(cm)
当Q值最大时:d/D≈0.55 d—螺线管平均直径(cm)
代入上式有: Z0=137.5×103/f0d (3)
同轴腔体圆柱腔:
Z C1=138㏒D1/d1 (4) D1--同轴腔体圆柱腔内径
d1--同轴腔体圆柱腔谐振杆直径令Z C1= Z0
则有: 138㏒10(D1/d1)=137.5×103/f0d
所以: d=10×103/ f0㏒10(D1/d1) (cm) (5)
2.2.2 矩形腔
方法同上,可以得到
d=10×103/ f0[㏒10(D1/d1)+0.025] (cm) (6)
可见我们利用螺旋滤波器耦合窗口的计算方法，通过转换，将腔体滤波器的腔体，谐振杆等效为螺旋滤波器的腔体和螺旋线，再通过螺旋滤波器的理论去计
算出它的耦合窗口。
3 举例
例:通带频率：2110—2170（MHz）△f3dB≈66.6MHz
矩形单腔：40×40×27（mm）
谐振杆直径：Φ15mm 高20.8mm
节数：8
计算满足通带频率的各耦合出口的宽度，深度.
计算:
1.采用切比雪夫0.01波纹
2.查表得归一化耦合系数
Ќ12=0.8430Ќ23=0.5673Ќ34=0.5198Ќ45=0.5098
Ќ56=0.5198Ќ67=0.5673Ќ78=0.8430
因为:
Κi，i+1=ќi，i+1×△f3dB/ f0
代人Ќi,i+1得到:
Κ12=Κ78=26.259×10-3Κ23=Κ67=17.671×10-3
Κ34=Κ56=16.192×10-3Κ45=15.88×10-3
3.求d
因为: d=10×103/ f0[㏒10(D1/d1)+0.025]
代入f0=2140 D1=40 d1=15
得:d=1.036cm=10.36mm
4.求h/d
由公式(1)得:h i,i+1/d=(K i,i+1/71)1/1.91
代入前面求出的K i,i+1可以得到:
h12/d=0.594 h23/d=0.483 h34/d=0.461 h45/d=0.457
解出h后根据腔体间的隔板厚进行修正(修正值在1.0752～2.4之间)
5.面积等效
计算h后根据面积等效的方法,等效出实际加工
的窗口宽度W和深度H.
图（1）
等效
矩形腔的面积等效
图（2）圆柱腔的面积等效方法同上,
直径同矩形腔的边长.
注：等效运算方法：
边长（直径）×h=W×谐振杆的高 -----图（1）
边长（直径）×h=W×H -----图（2）
6.结构图
4 小结
通过以上推算和等效转换,将复杂的同轴腔体滤波器耦合窗口的计算变得简单化,经过十几种不同频率和带宽的滤波器实践,证明是可行的.现在的设计常用到一些仿
真软件,如果将两者相结合,对设计的结果会更准确.
参考资料
[1]“LC滤波器和螺旋滤波器的设计”成都电讯工程学院
[2] “Simplified Modern Filter Design”，New York，1963
[3] C.F.Nicholson “交叉指状滤波器元件的谐振频率” IEEE T on MTT vol.14 1966。