微波滤波器的发展历史趋势及种类
简述滤波器的发展历程及前景
简述滤波器的发展历程及前景（转载）滤波器的发展历程---凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
---1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。
---我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
滤波器的分类---滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。
（1）按处理信号类型分类---按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
当然，每个分类又可继续分下去，总之，它们的分类可以形成一个树形结构，如图所示。
---实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。
(完整word版)微波滤波器的发展历史趋势及种类
微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。
滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。
微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。
发展历史：在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。
应用映像参数方法当时主要在美国各大实验室中，例如在Mn’实验室里，他们重点研究波导滤波器，而在Harvard实验室重点研究宽带低通、带通同轴及窄带可调谐滤波器。
映像参数方法的工作大多在MIT实验室由Fano和Lawson完成，他们的著作对于微波滤波器有比较清晰的介绍，甚至在40年后还有应用价值。
在随后的微波滤波器理论的研究和发展过程中，许多专家和学者作出了重大的贡献。
Cohn在集总元件低通滤波器原型机的基础上第一个提出了方便实用的直接耦合空腔滤波器理论。
上世纪60年代，G．L．Matthaei在其专著中对微波滤波器的经典设计方法作出了较全面、系统的介绍，但主要针对最平坦型和契比雪夫型，未涉及椭圆函数型和广义契比雪夫型。
70年代初，A．E．Williams和Kurzrok提出用于分析交叉耦合的低阶滤波器。
A．E．Atia,A．E．Williams和R．W．Newcomb对交叉耦合合展开研究，总结出传输零点对称分布时的偶模网络和相应的偶模矩阵的综合方法。
微波滤波器研究背景目的意义和研究历史及现状
微波滤波器研究背景目的意义和研究历史及现状1 研究背景，研究目的及意义随着无线通信的迅猛发展，频率资源的日益紧张，作为分离有用和无用信号的微波滤波器成为通信系统中的重要部件，其性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。
现在，微波滤波器已被广泛应用于微波、毫米波通信、微波导航、制导、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。
高阻带抑制、低通带插损、宽频带、高功率、寄生通带远和带内平坦群时延等成为用户的主要技术指标要求。
同时，体积、成本、设计速度也是用户极为关心的话题。
因为大部分通信系统收发链路共用一根天线，对双工器乃至多工器的研究需求也越来越迫切。
这就促使微波设计师们不断研究和发展微波滤波器和双工器的设计技术。
传统的滤波器根据其频率响应可以分为巴特沃兹、契比雪夫和椭圆函数[l]等。
巴特沃兹滤波器在通带具有最大平坦特性，而契比雪夫滤波器在通带内具有等波纹特性，他们的传输零点被定义在无穷远。
而椭圆函数滤波器虽然具有有限频率远处的传输零点，但是随着滤波器阶数的确定，其传输零点位置也是确定的。
现在一种广义契比雪夫的传递函数被用于滤波器设计中，其设计极其灵活，但是无表可查。
这种滤波器的传输零点位置可以任意确定，最多可以实现和滤波器阶数一样多的传输零点。
其传输零点位置既可以放在通带外以提高阻带抑制，又可以放在通带内将滤波器的一个通带分成多个通带，传输零点不仅可以位于实轴来提高频率选择性，又可以位于虚轴来平坦滤波器的群时延。
传统的波导双工器是用环形器与两个滤波器相连。
现在一般采用T型结直接与滤波器相连，其重量减轻，提高了电气性能指标，一体化程度高，易于加工，但是加大了设计难度。
这种设计需要在仿真优化时减小滤波器间的相互影响。
在设计这种双工器时，在较宽频带内具有低回波损耗的T接头成为设计的重要部分。
其中矩形波导T形接头有E面T 形接头(简称E-T接头)和H面T形接头(简称H-T接头)两种结构形式，如图所示:矩形波导T接头(a)E-TCo)HT接头的等效电路2微波腔体滤波器的研究历史及现状在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。
微波光子滤波器的研究进展及其在ROF系统中的应用
微波光子滤波器的研究进展及其在ROF系统中的应用1微波光子滤波器概述1.1微波光子滤波器的发展及应用微波光子滤波器是一个利用光学方法处理微波信号并实现滤波功能的光学子系统。
传统电子技术的滤波技术是直接将射频信号下变频后在电路中进行处理，相对缺少灵活性，系统易受电磁波的干扰;受到频带及采样频率等电子瓶颈的限制。
而微波光子滤波技术是在光域上处理载有的电信号，利用光纤、光学链路、光电子器件等对信号采样、加权、相加等处理。
由于微波光子滤波器是用光学的方法处理微波信号，它可以克服传统的电滤波器的“电子”瓶颈。
传统的采样频率最高只能达到几千兆赫兹左右，而微波光信号处理则可以达到上千亿赫兹，这将给高速无线通信提供良好的基础。
比起传统的电子滤波器，微波光子滤波器用光学的方法处理微波信号，这种方法利用了光纤延迟线损耗小、抗电磁干扰、体积小、重量轻、能提供较宽的工作带宽和高速的取样频率等优势;并且微波光子滤波器更容易实现可调和可重构。
这些优点使得微波光子滤波器的应用非常广泛。
微波光子滤波器可以在现代高速光纤无线接入网中得到广泛的应用。
既可以应用到地面雷达系统中，也可以应用到从通用移动通信系统(UMTS: universal Mobile Telecommunication system)到固定接入微蜂窝网络中的宽带无线接入网及相关标准中(例如无线局域网(WLAN: Wireless Local Area Network)、全球互操作性微波接入(WIMAx: world Interoperability for Microwave Access) 以及局域多点分布服务(LMDS: Local Multipoint Distribution Service)，另外，由于重量轻的特点，微波光子滤波器的在数字卫星通信系统中也有广泛的应用。
这些技术都希望通过提高微波频率，减小微波信号的覆盖范围来提高传输的信道容量，而利用ROF 系统技术提高系统的传输容量，它利用宽带光纤无线技术能实现大容量无线射频信号的有线传输和超宽带无线接入。
简述滤波器的发展历程及前景
简述滤波器的发展历程及前景滤波器是一种电子元件，用于过滤掉电路中不需要的信号。
它在电子领域的应用广泛，包括通讯、音频、视频、雷达等。
随着科技的不断发展，滤波器的技术也在不断进步，下面将简述滤波器的发展历程及前景。
1. 传统滤波器：传统滤波器主要是基于电容、电感和电阻器的滤波电路。
这种滤波器的优点是简单易制作，但缺点是频率特性和相位特性波动较大，对温度、湿度和时间稳定性要求高，难以实现高品质的滤波效果。
2. 数字滤波器：20世纪70年代，随着数字信号处理技术的发展，出现了数字滤波器。
这种滤波器通过数字信号处理芯片实现，可以精确地控制滤波器的频率、相位和幅度响应，并具备快速处理、可编程性好等优点。
3. 自适应滤波器：20世纪80年代，随着自适应信号处理技术的发展，出现了自适应滤波器。
这种滤波器可以根据输入信号的特征自动调整滤波器参数，适应不同的输入信号，具备更好的滤波效果。
4. MEMS滤波器：21世纪初，微电子机械系统（MEMS）技术的发展促进了MEMS滤波器的出现。
这种滤波器基于微型机械构件制造，具有体积小、重量轻、功耗低等特点，是实现高集成度电路的重要手段。
未来滤波器的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 高集成度：滤波器将集成到片上系统中，实现高度集成化和小型化。
2. 宽频带：随着通信技术的发展，滤波器对宽频带信号的处理需求越来越大。
3. 低功耗：为满足移动设备和可穿戴设备的需求，滤波器需要具备低功耗的特点。
4. 自适应性：随着智能手机和智能家居等应用的普及，滤波器需要具备自适应性和智能化，能够根据环境变化和用户需求自动调整滤波效果。
5. 多功能：滤波器不仅需要实现通信、音频、视频信号的滤波，还需要具备多种功能，如EMI（电磁干扰）抑制、信号增强等。
综上所述，滤波器是电子领域中重要的元件之一，经过多年的发展，已经具备了数字化、自适应化和微型化等特点，未来的发展趋势将更加趋向于高集成度、宽频带、低功耗、自适应性和多功能等方向。
现代通信系统中的微波滤波器研究.
文献综述题目现代通信系统中的微波滤波器研究学生姓名周杨专业班级通信工程学号541007040154院（系）计算机与通信工程学院指导教师(职称)李素萍完成时间2014年4月30日现代通信系统中的微波滤波器研究1 前言随着科技不断进步，无线通信前所未有地融入到生活中，尤其以贴近日常应用的短距离无线数据业务更是迅速发展。
例如GPS、WLAN、WiFi、UWB、Bluetooth等短距离无线通信等广泛应用，极大地推动了滤波器技术的快速发展，也对滤波器的性能提出了更高的要求。
同时，对应多频通信、宽带通信的多通带和宽带滤波器技术成为近年来的研究热点。
微波滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统中必不可少的组成部分。
本文对各类微波滤波器的用途和发展过程作了分析,微波滤波器及多工器在通信系统中占有十分重要的地位，并且也是大量使用的部件。
微波滤波技术广泛应用于卫星通信移动通信雷达系统导航系统电子对抗等，可谓无处不在，无时不有。
微波滤波技术的发展经历了多半个世纪，它可谓品种繁多，性能各异。
按频率响应特性，分低通高通带通带阻；按网络函数可分为最大平坦型、切比雪夫型、线性相位型、椭圆函数型；按加载方式分单终端滤波器形式双终端滤波器形式；按传输能量的形式分电磁波和声波形式；按工作模式分单模双模三模至多模；按频段分集总参数滤波器微波毫米波滤波器光波滤波器。
还有按功率按频带划分等等。
面对现代通信对滤波器性能要求日趋严格，微波滤波技术的发展朝着小体积(表面安装集成)、重量轻、低损耗、高可靠性、高温补性能、高隔离特殊函数(主要是椭圆函数、线性相位)及大功率综合特性滤波器。
目前，各个国家都在利用新型材料和新技术来提高器件的性能和集成度，但是就滤波器的小型化还存在很多问题。
2 通信系统中的微波滤波器2.1 研究背景及意义无线通信是一双无形的大手，它拉近了人与人之间的距离！通信行业一直是最具活力的行业之一。
信息传递方式的进步，改变了人们的工作和生活方式，企业的生产方式，极大地促进了经济与社会的发展。
滤波器行业发展趋势分析
滤波器行业发展趋势分析滤波器是一种能够将信号中的一些频率成分抑制或者通过的装置，它在各个领域都有广泛的应用，例如通信、音频处理、图像处理等。
随着科技的发展和应用领域的扩大，滤波器行业也在不断发展。
本文将对滤波器行业的发展趋势进行分析。
首先，随着通信技术的迅速发展，无线通信技术愈加成熟，对频带宽度和频谱效率的要求也越来越高。
因此，在无线通信系统中，滤波器的需求量也在增加。
目前，5G通信技术已经开始商用，未来还可能出现更高频段的通信技术。
这些新兴通信技术的发展将对滤波器行业提出更高的要求，例如更高的频率范围、更低的插入损耗等。
其次，随着人们对音频和视频质量要求的提高，对滤波器在音频和图像处理中的应用需求也在增加。
例如，在音频设备中，滤波器用于去除噪声、增强音频效果等；在图像处理中，滤波器用于去除噪点、增强细节等。
未来，随着虚拟现实（VR）技术的发展，对图像和音频质量的要求将更高，这将带动滤波器行业的进一步发展。
再次，随着电子产品的不断智能化和小型化，对滤波器在微型设备中的应用需求也在增加。
例如，智能手机、智能手表、智能听觉设备等都需要滤波器来对音频信号进行处理。
未来，随着物联网技术的发展，更多的传感器和智能设备将进入人们的生活，这将进一步推动滤波器行业的发展。
另外，随着全球环境污染的日益严重，对空气和水质的净化需求也在增加。
滤波器在空气净化器和水处理设备中起着重要的作用，能够去除空气中的颗粒物和有害物质，或者去除水中的杂质和污染物。
未来，随着环境保护意识的提高和相关法规的出台，对滤波器的需求将进一步增加。
最后，滤波器行业也面临一些挑战和机遇。
一方面，随着技术的进步，一些新型滤波器技术在不断涌现，例如MEMS滤波器、表面声波滤波器等。
这些新技术可以提供更高的性能和更小的尺寸，但同时也需要解决制造成本和可扩展性等问题。
另一方面，滤波器行业也面临来自其他技术的竞争，例如数字信号处理（DSP）和软件定义无线电（SDR）技术，它们可以实现一部分滤波器的功能。
(整理)微波滤波器讲稿
0102微波滤波器是一种在微波频段内选择性地传输或抑制特定频率信号的器件。
利用不同频率信号在传输线上的传播常数不同，实现频率选择性的传输或反射。
定义基本原理定义与基本原理早期采用集总元件（如电感、电容）实现，体积大、性能差。
中期随着微带线、波导等传输线技术的发展，滤波器逐渐小型化、高性能化。
•近期：基于新材料、新工艺的滤波器不断涌现，如高温超导滤波器、光子晶体滤波器等。
现状多种技术并存，各有优缺点，适用于不同应用场景。
随着5G、6G等通信技术的发展，对滤波器性能的要求不断提高，推动滤波器技术不断创新。
移动通信基站、终端设备等。
卫星通信地面站、卫星载荷等。
雷达系统收发组件、信号处理等。
电子对抗侦察、干扰等。
适应移动设备、可穿戴设备等应用场景的需求。
小型化、轻量化低插损、高带外抑制等，提高系统整体性能。
高性能适应多模多频、宽带通信等应用场景的需求。
多频带、宽频带满足大规模生产、商业应用的需求。
高可靠性、低成本允许低频信号通过，对高频信号具有较大的衰减作用。
低通滤波器允许某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号具有较大的衰减作用。
带通滤波器允许高频信号通过，对低频信号具有较大的衰减作用。
高通滤波器阻止某一频带内的信号通过，对该频带以外的信号影响较小。
带阻滤波器01集中参数滤波器由集总元件（如电阻、电容、电感）构成，适用于低频段。
02分布参数滤波器由分布参数元件（如传输线、波导）构成，适用于高频段。
03混合式滤波器结合集中参数和分布参数元件，实现宽频带、高性能的滤波特性。
03采用同轴线作为传输线，具有低损耗、高功率容量等优点，但体积较大。
同轴线滤波器采用微带线作为传输线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，但插入损耗较大。
微带线滤波器采用波导作为传输线，具有高Q 值、低插损等优点，但体积较大且不易于集成。
波导滤波器按传输线类型分类插入损耗不同类型滤波器的插入损耗不同，一般来说，微带线滤波器的插入损耗较大，而同轴线滤波器和波导滤波器的插入损耗较小。
微波滤波器的应用与展望
微波滤波器的应用与展望摘要微波滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统中必不可少的组成部分。
本文对各类微波滤波器的用途和发展过程作了分析, 内容涉及LC滤波器、微带线滤波器、波导滤波器、腔体滤波器；并指出了微波滤波器的发展趋势，包括SAW滤波器、LTCC滤波器等。
关键词微波滤波器；波导滤波器；腔体滤波器；LTCC滤波器1发展历程1917年，第一个LC滤波器出现，是由德国的Wagner和美国的Campell分别发明的；1918年第一个多路复用系统在美国出现，随后一直至50年代无源滤波器得到飞速发展并日趋成熟。
S.B.Cohn在1957年首先提出直接耦合腔体滤波器的理论，非常的方便实用。
R.J.Cameron在1980年~1982年提出了广义切比雪夫函数，随后在交叉耦合多路滤波网络的综合中，切比雪夫函数得到了大量的应用。
R.J.Cameron在1999年~2003年间提出了耦合矩阵综合微波滤波器的方法并使之完善。
2微波滤波器的应用现代无线电系统，包括微波卫星通信、中继通信、电子对抗、雷达等发展迅猛，而滤波器的性能的直接影响整个系统的性能优劣，因此微波滤波器也得到不断的更新于发展，为了满足各种应用环境的需要，出现了很多不同类型的微波滤波器。
2.1微带线滤波器微带线滤波器因其易于跟其他电路集成，而且在平面制图和制版上比较方便，在射频和微波电路中得到了很广泛的应用。
它的特点是尺寸小，易于加工，可以采用不同的衬底材料而改变频率的范围。
半波长平行耦合微带线带通滤波器在微波集成电路中应用很广泛，它的优点是结构很紧凑、第二寄生通带的中心频率在主通带中心频率的3倍处，适用的频率范围很大，相对带宽可以达到20%；但其缺点是插损较大，滤波器在一个方向上占用的空间比较大。
发夹型滤波器的结构是发夹型谐振器并排排列耦合而成，结构更为紧凑，它的信号输入输出方式可采用平行耦合式或者抽头式。
其他类型的微带线滤波器还有交指型滤波器、微带类椭圆函数滤波器等。
滤波器的发展史
滤波器的发展历程凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。
在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。
滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。
1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。
20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。
自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展，滤波器发展上了一个新台阶，并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力，其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。
导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展，到70年代后期，上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。
80年代，致力于各类新型滤波器的研究，努力提高性能并逐渐扩大应用范围。
90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。
当然，对滤波器本身的研究仍在不断进行。
我国广泛使用滤波器是50年代后期的事，当时主要用于话路滤波和报路滤波。
经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐，但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
滤波器的分类滤波器有各种不同的分类，一般有如下几种。
（1）按处理信号类型分类---按处理信号类型分类，可分为模拟滤波器和离散滤波器两大类。
其中模拟滤波器又可分为有源、无源、异类三个分类；离散滤波器又可分为数字、取样模拟、混合三个分类。
当然，每个分类又可继续分下去，总之，它们的分类可以形成一个树形结构，如图所示。
实际上有些滤波器很难归于哪一类，例如开关电容滤波器既可属于取样模拟滤波器，又可属于混合滤波器，还可属于有源滤波器。
因此，我们不必苛求这种“精确”分类，只是让人们了解滤波器的大体类型，有个总体概念就行了。
微波滤波器研究背景目的意义和研究历史及现状
微波滤波器研究背景目的意义和研究历史及现状1 研究背景，研究目的及意义随着无线通信的迅猛发展，频率资源的日益紧张，作为分离有用和无用信号的微波滤波器成为通信系统中的重要部件，其性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。
现在，微波滤波器已被广泛应用于微波、毫米波通信、微波导航、制导、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗等多种领域，并对微波滤波器的要求也越来越高。
高阻带抑制、低通带插损、宽频带、高功率、寄生通带远和带内平坦群时延等成为用户的主要技术指标要求。
同时，体积、成本、设计速度也是用户极为关心的话题。
因为大部分通信系统收发链路共用一根天线，对双工器乃至多工器的研究需求也越来越迫切。
这就促使微波设计师们不断研究和发展微波滤波器和双工器的设计技术。
传统的滤波器根据其频率响应可以分为巴特沃兹、契比雪夫和椭圆函数[l]等。
巴特沃兹滤波器在通带具有最大平坦特性，而契比雪夫滤波器在通带内具有等波纹特性，他们的传输零点被定义在无穷远。
而椭圆函数滤波器虽然具有有限频率远处的传输零点，但是随着滤波器阶数的确定，其传输零点位置也是确定的。
现在一种广义契比雪夫的传递函数被用于滤波器设计中，其设计极其灵活，但是无表可查。
这种滤波器的传输零点位置可以任意确定，最多可以实现和滤波器阶数一样多的传输零点。
其传输零点位置既可以放在通带外以提高阻带抑制，又可以放在通带内将滤波器的一个通带分成多个通带，传输零点不仅可以位于实轴来提高频率选择性，又可以位于虚轴来平坦滤波器的群时延。
传统的波导双工器是用环形器与两个滤波器相连。
现在一般采用T型结直接与滤波器相连，其重量减轻，提高了电气性能指标，一体化程度高，易于加工，但是加大了设计难度。
这种设计需要在仿真优化时减小滤波器间的相互影响。
在设计这种双工器时，在较宽频带内具有低回波损耗的T接头成为设计的重要部分。
其中矩形波导T形接头有E面T 形接头(简称E-T接头)和H面T形接头(简称H-T接头)两种结构形式，如图所示:矩形波导T接头(a)E-TCo)HT接头的等效电路2微波腔体滤波器的研究历史及现状在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。
简述滤波器的发展历程及前景
简述滤波器的发展历程及前景
滤波器是一种用于提取无线信号中必要信息的设备，是信息获取、存
储和传输的重要组成部分，它能有效地过滤出低频部分信号以及不同无线
电波段的信号，给人以收听清晰的声音。
滤波器有着悠久的历史，经历了
无线电技术的发展，也给世界的信息交流带来了重大的变革。
第一步：从技术发展的历史来看，滤波器的发展始于20世纪50年代，由当时的无线电技术发展成熟，滤波器也从机械式的开始。
当时，相关的
系统技术已经超越了机械的限制，研究人员开发出了一种数字滤波器，它
能够更有效地从信号中过滤有用的信息，并将其转换成数据。
第二步：随着数字信号处理技术的发展，以及微电子技术的普及，数
字滤波器在70年代发展起来，成为一种新的滤波技术。
最新的技术提供
了更高精度的滤波能力，以及更高效率的低通滤波器。
同时，也有很多新
出现的模拟滤波器，能够更好地滤出低频的信号和高频的信号。
微波滤波器的发展历史趋势及种类
微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。
滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。
微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。
发展历史：在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。
应用映像参数方法当时主要在美国各大实验室中，例如在Mn’实验室里，他们重点研究波导滤波器，而在Harvard实验室重点研究宽带低通、带通同轴及窄带可调谐滤波器。
映像参数方法的工作大多在MIT实验室由Fano和Lawson完成，他们的著作对于微波滤波器有比较清晰的介绍，甚至在40年后还有应用价值。
在随后的微波滤波器理论的研究和发展过程中，许多专家和学者作出了重大的贡献。
Cohn在集总元件低通滤波器原型机的基础上第一个提出了方便实用的直接耦合空腔滤波器理论。
上世纪60年代，G．L．Matthaei在其专著中对微波滤波器的经典设计方法作出了较全面、系统的介绍，但主要针对最平坦型和契比雪夫型，未涉及椭圆函数型和广义契比雪夫型。
70年代初，A．E．Williams和Kurzrok提出用于分析交叉耦合的低阶滤波器。
A．E．Atia,A．E．Williams和R．W．Newcomb对交叉耦合合展开研究，总结出传输零点对称分布时的偶模网络和相应的偶模矩阵的综合方法。
滤波器的发展历程和未来趋势
滤波器的发展历程和未来趋势滤波器，作为电子设备中重要的信号处理器件，广泛应用于通信、音频和图像处理等领域。
本文将回顾滤波器的发展历程并展望未来的趋势。
一、早期滤波器的发展在电子技术发展的早期阶段，滤波器的概念并不明确，但人们已开始研究信号的调制和解调方法。
20世纪初，爱德华·亚布·菲特(Fitts)提出了第一个滤波器设计的基本原理，他将滤波器分为低通和高通两种类型。
后来，滤波器的设计逐渐得到加强，有了更多种类的滤波器。
例如，卡维泰(Cauer)设计了一种宽带电子滤波器，特别适用于通信系统中的频带选择。
此外，费恩曼(Feynman)等人对模拟滤波器进行了深入的研究，为滤波器的发展奠定了基础。
二、数字滤波器的崛起20世纪60年代，随着计算机的发展和数字信号处理技术的兴起，数字滤波器逐渐受到关注。
数字滤波器通过数字信号处理算法来实现滤波功能，具有灵活性和可编程性的优势。
最早的数字滤波器是基于离散时间的系统，如离散时间传递函数和差分方程。
这种类型的滤波器通常用于音频和通信系统的数字滤波器设计。
而后，随着快速傅立叶变换(FFT)算法的发展，频率域滤波器的设计变得更为方便。
频域滤波器可以实现滤波和频谱分析等功能，成为数字信号处理领域中常用的技术。
三、滤波器的应用拓展随着科技的不断进步，滤波器的应用范围也不断拓展。
除了传统的通信和音频领域，滤波器在无线通信、医学图像处理、雷达系统等众多领域起到了重要作用。
在无线通信中，滤波器用于去除信号中的噪声和干扰，提升通信质量。
在医学图像处理中，滤波器常被用于图像去噪和边缘检测等应用。
此外，滤波器也广泛应用于音频系统和音乐产业中。
通过选择不同类型的滤波器，可以调整声音的频率响应，产生不同的音色效果。
四、滤波器的未来趋势未来，滤波器的发展将继续朝着以下几个方向发展：1. 宽带和高速滤波器：随着通信技术的快速发展，对滤波器的带宽需求也越来越高。
今后滤波器将更加注重宽频带和高速处理能力，以满足数据传输的需求。
现代通信系统中的微波滤波器研究要点
文献综述题目现代通信系统中的微波滤波器研究学生姓名周杨专业班级通信工程学号************院（系）计算机与通信工程学院指导教师(职称)李素萍完成时间2014年4月30日现代通信系统中的微波滤波器研究1 前言随着科技不断进步，无线通信前所未有地融入到生活中，尤其以贴近日常应用的短距离无线数据业务更是迅速发展。
例如GPS、WLAN、WiFi、UWB、Bluetooth等短距离无线通信等广泛应用，极大地推动了滤波器技术的快速发展，也对滤波器的性能提出了更高的要求。
同时，对应多频通信、宽带通信的多通带和宽带滤波器技术成为近年来的研究热点。
微波滤波器是现代微波中继通信、微波卫星通信、电子对抗等系统中必不可少的组成部分。
本文对各类微波滤波器的用途和发展过程作了分析,微波滤波器及多工器在通信系统中占有十分重要的地位，并且也是大量使用的部件。
微波滤波技术广泛应用于卫星通信移动通信雷达系统导航系统电子对抗等，可谓无处不在，无时不有。
微波滤波技术的发展经历了多半个世纪，它可谓品种繁多，性能各异。
按频率响应特性，分低通高通带通带阻；按网络函数可分为最大平坦型、切比雪夫型、线性相位型、椭圆函数型；按加载方式分单终端滤波器形式双终端滤波器形式；按传输能量的形式分电磁波和声波形式；按工作模式分单模双模三模至多模；按频段分集总参数滤波器微波毫米波滤波器光波滤波器。
还有按功率按频带划分等等。
面对现代通信对滤波器性能要求日趋严格，微波滤波技术的发展朝着小体积(表面安装集成)、重量轻、低损耗、高可靠性、高温补性能、高隔离特殊函数(主要是椭圆函数、线性相位)及大功率综合特性滤波器。
目前，各个国家都在利用新型材料和新技术来提高器件的性能和集成度，但是就滤波器的小型化还存在很多问题。
2 通信系统中的微波滤波器2.1 研究背景及意义无线通信是一双无形的大手，它拉近了人与人之间的距离！通信行业一直是最具活力的行业之一。
信息传递方式的进步，改变了人们的工作和生活方式，企业的生产方式，极大地促进了经济与社会的发展。
通信领域滤波器的发展历史
微带介质滤波器和双工器
交叉耦合介质滤波器
交叉耦合介质滤波器
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通信领域滤波器的发展历史
• 70年代，微波集成电路的发展带动了集 成滤波器（微带、带状线）发展；
• 80年代，低损耗材料的突破使得非金属 滤波器（介质、陶瓷）的应用成为可能；
• 90年代以来，移动和卫星通信的发展， 要求小体积、低损耗、高选择性滤波器， 因此，准椭圆滤波器（具有有限传输零 点）成为研究热点。同时，出现各种致 力小型化的特种材料滤波器（超导、三 维、LTCC).
滤波器 具体结 构实现
频 率 变 换
实际滤波 器真实元 件值
阻抗变换 反归一化
实际滤波 器元件的 归一化值
滤波器传递函数
集总参数原型滤波器
低通原型的综合过程
• Conventional cascaded filters
L or |S21|2 ||2
• Cross-coupled filters
Zin
Ladder Network
L or Transmission zeros
S11,S21
Transmission Matrix
Coupled Network
适于RF滤波器实现的低通原型
交叉耦合滤波器原型
RF滤波器实际结构的实现
• 为了便于实际结构实现，应将原型参数 转化为RF滤波器所拥有的参数：
通信领域滤波器的发展历史
• 1910，载波电话系统推动滤波器的发展； • 1915，Wagner滤波器设计，随后，Zobel,
Foster, Cauer, Norton系统研究了集中元 件滤波器设计方法； • 1933，Mason石英晶体滤波器； • 1940，基于传递函数的精确滤波器综合 方法； • 50年代，分布元件（同轴、波导）滤波 器。代表人物：Cohn, Levy, Matthaei。
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微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。
滤波器的主要技术指标有:中心频率,通带带宽,带内插损,带外抑制,通带波纹等。
微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。
发展历史：在1937年，由W．P Mason和R．A．Sykes发表的文章中首先研究了微波滤波器，他们是利用了ABCD参数推导出了大量有用滤波器相位和衰减函数。
应用映像参数方法当时主要在美国各大实验室中，例如在Mn’实验室里，他们重点研究波导滤波器，而在Harvard实验室重点研究宽带低通、带通同轴及窄带可调谐滤波器。
映像参数方法的工作大多在MIT实验室由Fano和Lawson完成，他们的著作对于微波滤波器有比较清晰的介绍，甚至在40年后还有应用价值。
在随后的微波滤波器理论的研究和发展过程中，许多专家和学者作出了重大的贡献。
Cohn在集总元件低通滤波器原型机的基础上第一个提出了方便实用的直接耦合空腔滤波器理论。
上世纪60年代，G．L．Matthaei在其专著中对微波滤波器的经典设计方法作出了较全面、系统的介绍，但主要针对最平坦型和契比雪夫型，未涉及椭圆函数型和广义契比雪夫型。
70年代初，A．E．Williams和Kurzrok提出用于分析交叉耦合的低阶滤波器。
A．E．Atia,A．E．Williams和R．W．Newcomb对交叉耦合合展开研究，总结出传输零点对称分布时的偶模网络和相应的偶模矩阵的综合方法。
Levy建立了集总和分布原型的元件公式间的联系，给出了推导原型元件的简单而准确的公式；Rhode建立起了线性相位滤波器理论。
1999年Richard J．Cameron把广义契比雪夫滤波器的传输零点由实数扩展到复数，从而将传输零点和时延结合起来研究，提出用循环递归的方法构成广义契比雪夫的传输和反射函数多项式，根据导纳矩阵和部分分式展开求取留数，再利用施密特正交变换的方法综合耦合矩阵，其矩阵综合和消零计算量较大。
如何将不可实现或不是最简的耦合元素消零成为研究热点，但目前国际上主要采用相似变换(矩阵旋转)尽可能多地消去非零元。
这一系列贡献，都可以说是微波滤波器发展史上的重大突破。
七十年代初期，我国的老一辈微波专家甘本拔、吴万春、李嗣范、林为干等，在国外研究成果的基础上,滤波器的设计理论和方法进行了补充和完善，为我国微波滤波器的研究奠定了良好的基础。
近年来，随着军事、科研、通信的发展，市场对微波滤波器在性能方面的需求不断地提升。
而在微波滤波器的研究方面又有了新的突破。
一些学者相继提出了滤波器的综合方法，并将这些方法应用于滤波器的工程设计，取得了良好的效果。
对于两个相同的谐振腔，既有电耦合，也有磁耦合，其非对称同步调谐耦合模型如下图所示:腔体耦合电路模型经过计算可得耦合系数： K=2222em e m f f f f +- 其中m f 和e f 分别为对称面放置PMC 或PEC 时的单腔谐振频率，在HFSS 中建立耦合模型.耦合系数计算模型滤波器种类一、微带滤波器主要性能指标：频率范围：500MHz～6GHz带宽：10%～30%插入损耗：5dB(随带宽不同而不同)输入输出形式：SMA、N、L16等输入输出驻波:1.8:1微带滤波器主要包括平行耦合微带线滤波器、发夹型滤波器、微带类椭圆函数滤波器。
半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成电路中广为应用的带通滤波器形式。
其结构紧凑、第二寄生通带的中心频率位于主通带中心频率的3倍处、适应频率范围较大、适用于宽带滤波器时相对带宽可达20%。
其缺点为插损较大，同时，谐振器在一个方向依次摆开，造成滤波器在一个方向上占用了较大空间。
如图1所示：图1 平行耦合微带线滤波器结构示意图和平行耦合线滤波器结构相比，发夹型滤波器具有紧凑的电路结构，减小了滤波器占用的空间，容易集成，并且降低了成本。
在电路尺寸有较严格要求的场合发夹型滤波器得到了较为广泛的应用。
发夹型滤波器是由发夹型谐振器并排排列耦合而成，是半波长耦合微带滤波器的一种变形结构，是将半波长耦合谐振器折合成U字型构成的，因此与交指式、梳状线式等其他微波滤波器结构相比，其电路结构更加紧凑，具有体积小，微带线终端开路无需过孔接地，易于制造等优点。
发夹型滤波器耦合拓扑结构属于交叉耦合，交叉耦合实质是从信号源到负载端有不止一条耦合路径,包括主耦合路径和相对较弱的辅耦合路径，任意两谐振器之间都可以产生耦合。
相对于级联耦合，交叉耦合的最大优点是能够在通带附近的有限频率处产生传输零点，因而滤波器的带外抑制能力将获得极大提高，使用交叉耦合的谐振器滤波器比普通级联型的滤波器具有更好的频率选择性，同时可以减少所需谐振器的数目。
发夹型滤波器参数包括：发夹臂长、发夹间距、发夹线宽和和抽头位置。
平行耦合线滤波器、交指型滤波器等，获得在带内较平坦的幅频特性，但带外抑制特性较差。
微带类椭圆函数滤波器，通过在带外引入衰减极点，能明显改善滤波器的带外特性，比平行耦合线滤波器、交指型滤波器有更好的电特性。
并且微带类椭圆函数滤波器具有较小的体积，同时，在超导状态，由于导体薄膜的无载Q值很高，该种滤波器将在具有较高选择性的同时又具有较低的插损，具有很好的应用前景。
二、交指型滤波器交指滤波器Q值较高、体积适中。
在0.5～18GHz的频率范围内可实现5％～60％带通滤波，广泛应用于各种军、民用电子产品。
交指滤波器一般由金属整体切割加工而成，结构牢固，性能稳定可靠。
主要性能指标：频率范围：800MHz～16GHz带宽：10%～100%，特殊要求3％～70％插入损耗：0.5～2dB(随带宽不同而不同)阻带抑制：近端过渡带决定于滤波器节数，远端一般大于70dB寄生通带：﹥2.5×f输入／输出阻抗：50Ω输入／输出驻波：VSWR≤1.7:1（特别要求时可≤1.5:1）通过功率：5W（特别要求时可达100W）温度：-55～+85℃输入输出形式：SMA、N、L16等交指型滤波器是对平行耦合微带线滤波器的一种改进，同样是减小微带滤波器占用的体积。
具有以下优点：结构紧凑、可靠性高；由于每个谐振器间的间隔较大,故公差要求较低,容易制造；由于谐振杆长近似等于1/4λ0,所以第二通带中心在3ω0以上,其间不会有寄生响应。
由于交指滤波器既可以做成印刷电路形式,又可以做成腔体结构,用较粗的杆做成自行支撑,而不用介质。
因此,交指滤波器在电子系统,尤其是在通信技术及近代航空航天领域中被广泛使用。
交指型微带带通滤波器的工作原理可以这样解释:将平行藕合微带滤波器相邻的两个藕合线节从中点处切断，并折迭起来，合并为一根藕合线节，将其一端短路接地，另一端开路，并保持相邻两级线节之间的藕合间隙不变，形成交指型结构。
如图2所示图2 交指滤波器结构示意图三、同轴滤波器同轴腔滤波器体积小、Q值较高，温度稳定性好，特别适合于窄带应用。
可实现带宽为0.5％～3％，广泛应用于各种军、民用电子系统。
主要性能指标：频率范围：800MHz~16GHz带宽：0.1%～10％插入损耗：0.5～25dB(随带宽不同而不同)输入输出形式：SMA、N、L16等输入输出驻波：1.4:1温度：-55～+85℃同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统,按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同轴等。
同轴腔体具有Q值高、易于实现的特点,特别适用于通带窄、带内插损小、带外抑制高的场合。
这类滤波器非常适合大规模生产，因此成本也非常低廉。
但要在10 GHz以上使用时，由于其微小的物理尺寸，制作精度很难达到。
具体的设计有方法负阻线子网络构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型；同轴腔体滤波器温度补偿法；阶跃阻抗谐振器等。
四、波导滤波器波导滤波器Q值高，插损小，温度稳定性好，特别适合于窄带应用。
在1.7～26GHz的频率范围内可实现0.2％～3.5％带通滤波，在各种要求高性能滤波特性的军用电子产品中被广泛使用。
主要性能指标：频率范围：2～4GHz带宽：0.1%～20％插入损耗：0.5～3dB(随带宽不同而不同)输入输出形式：SMA、N、L16等输入输出驻波：1.3:1温度：-55～+85℃波导型滤波器由于其Q值高,损耗小,功率容量大等优点而广泛应用于微波毫米波通信、卫星通信等系统中。
近年来微波技术的快速发展对该类滤波器的尺寸、阻带特性等指标都提出了越来越高的要求。
通常可用直接耦合半波长谐振腔结构来构造波导型滤波器,但由于高次模的影响,这种类型的滤波器第二通带很近,频率高端阻带性能较差。
采用1/4波长传输线耦合谐振膜片结构,可对此进行改善。
通过选择合适的膜片尺寸,使各谐振膜片谐振在同一频率上,但具有不同的Q值,可使其第二通带位置变远,从而显著提高其阻带特性。
另外,1/4波长传输线耦合谐振膜片型(以下简称谐振膜片型)滤波器还具有尺寸小的优点,其总长度比直接耦合半波长谐振腔型(以下简称半波长型)缩短近40%。
与半波长型相比较,谐振膜片型带通滤波器的尺寸缩短了38.4%,且具有更宽的阻带。
波导带通滤波器还应用在各种微波多工器上，但其最大缺点是尺寸明显比其他可应用在微波段的谐振器大。
五、梳状线腔滤波器梳状线滤波器标准响应为0.05dB波纹切比雪夫响应,具有体积小,Q值适中的特点。
在0.5-12GHZ的频率范围内可实现0.5%-30%的相对带宽，广泛应用于各种军、民用电子产品。
主要性能指标：频率范围：500MHz～6GHz带宽：1%～20％插入损耗：0.5～2dB(随带宽不同而不同)输入/输出阻抗：50欧姆输入/输出驻波：VSWR≤1.5:1温度:-50～+85摄氏度外形:外形尺寸因频率、带宽、插损、及节数的不同而不同，无固定尺寸输入输出形式：SMA、N、L16等为了减小尺寸,并且使设计简单,适合规模化生产，采用λ/4谐振线在高介电常数基片上直接制作一种微带滤波器，即梳状线腔滤波器。
它利用交叉耦合方法提高通带边缘的陡度,同时在微带谐振器中应用了屏蔽线,减弱了由高介电常数带来的强耦合。
常用的微带线滤波器结构,有交指、梳状及发卡型等形式.所谓“梳状线滤波器”,其谐振器是由一端短路、一端经过一集总电容接地的一些平行耦合线所组成的结构.在此滤波器中,谐振器间的耦合由平行耦合线间的边缘场得到。