滤波器空间映射等效电路柯西法公共腔管状曲线拟合

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滤波器原理与实现(研究)

（1）元件数目相对较少；（2）元件值分布范围小；（3）正增益，可调，可获得较高数值和精度的增益；（4）可使用电位器调整滤波器增益；（5）输出阻抗低；（6）特性容易调整；（7）Q值对元件变化的敏感度高（在低Q电路不需要考虑此缺点）。
二、无限增益多路反馈型滤波电路（ MFB （Multiple Feedback，多端负反馈电路）
Filter Solutions软件
filter solutions 10.0 的主界面
Filter Wiz Pro
FilterCAD
Linear公司出品，在集成滤波器设计中应用非常广的软件，免费使用，无限制。
3.数字滤波器

IIR滤波器

用较少的阶数获得很高的选择特性；递归结构；极点必须在单位圆内，否则不稳定；序列的舍入有时会引起寄生振荡；可以得到严格的线性相位；稳定、误差小；非递归结构；可用FFT计算；
所希望的频率响应函数的一个逼近过程。

均方误差最小准则插值逼近准则最大误差最小化准则
窗函数设计法频率抽样设计法等波纹最佳设计法

窗函数设计法
窗函数设计法

用窗函数法设计一个线性相位FIR低通滤波器，满足：通带边界频率 wp=0.6*pi ；阻带边界频率ws=0.7*pi ；阻带衰减不小于50dB，通带波纹不大于dB1。
Y3 Y1 ui(t) Y5
Y4
Y2 R -
∞ + uo(t)
+ N
二、无限增益多路反馈型滤波电路（ MFB （Multiple Feedback，多端负反馈电路）
特点
（1）负增益，可用于需要倒相的场合；（2）通带增益敏感度高，不易于实现精确增益；（3）所用元器件少；（4）特性稳定；（5）输出阻抗低；（6）中心频率易于调整；（7）Q值对元件变化敏感度低（可用于Q较高的带通电路中）。

波导滤波器的等效电路模型及实验研究

波导滤波器的等效电路模型及实验研究储建华;钱荣荣;王传齐【摘要】建立同轴腔加载波导滤波器系统的等效电路模型，在波导短路端面与同轴探针弱耦合状态下，通过求解回路方程组得到3个谐振频率点，分别对应π/2模、0模和π模，频率间隔决定于耦合系数。

强耦合状态下，该模型仅存在1个谐振频率点，波导只起传输信号及滤波作用。

通过实验测量波导滤波器系统正向传输系数曲线，在弱耦合状态下获得3个谐振频率点，强耦合状态下仅存在1个谐振频率点，结果与理论分析一致。

%We establish an equivalent circuit model to analyze the coaxial cavity coupled with waveguide filter. By solving the circuit equations, we derive three resonant frequencies ofπ/2 mode, zero mode andπmode in the case of weak coupling. The resonant frequency internals for three modes depend on the coupling coefficient. There is only one resonant frequency in the case of strong coupling. We test the forward transmission coefficient of waveguide filter system. We obtain three resonant frequencies for weak coupling case and one resonant frequency for strong coupling case in experimental measurements. The results agree well with theoretical predictions.【期刊名称】《深圳大学学报（理工版）》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P183-187)【关键词】微波技术;波导;同轴腔;波导滤波器;等效电路模型;高次模;耦合系数【作者】储建华;钱荣荣;王传齐【作者单位】苏州工业职业技术学院机电工程系，苏州215104; 中国科学院合肥物质科学研究院，合肥230031;中国科学院合肥物质科学研究院，合肥230031;中国科学院合肥物质科学研究院，合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TN61;O441随着微波器件向高频率和高功率方向发展，对圆柱形同轴腔高次模式的研究日渐增多[1-5]．高次模式适合对功率要求强于对信号频宽要求的情形．采用高次模式有利于增大腔体横截面面积，减轻阴极负荷，降低管子的工作电压，获得高脉冲功率和大平均输出功率．同时，在高频段，工作模式与邻近的非工作模式之间有一定的频率间隔，这有利于信号输出和滤波．将同轴腔高次模式用于真空中电子束流参数测量已引起学者的广泛关注，用该方法测量的分辨率可达到亚微米量级[6-10]．无论高功率微波信号的产生还是真空中电子束流参数测量，都需要解决同轴腔基模信号滤除以及高次模信号耦合输出这两个主要问题[11-12]．本研究以用于真空中电子束流测量的同轴腔加载波导滤波器为研究对象，利用波导滤波器滤除同轴腔基模信号和耦合输出高次模信号，建立波导滤波器等效电路模型，研究强耦合与弱耦合状态下的特性，给出系统试验结果，对于高次模信号的利用及耦合输出系统的设计具有一定的借鉴作用．同轴腔高次模式用于真空中电子束流参数测量的主要原理是，圆柱形同轴腔中电子束流主要激励起基模TM010信号及高次模TM110信号．其中，高次模TM110信号与电子束流相对腔轴偏移量成正比，根据TM110模信号强度可测量束流位置．因此，耦合输出TM110高次模信号并且抑制TM010基模信号输出成为关键难点．利用波导滤波器可实现同轴腔TM010基模信号的滤除和TM110高次模信号的耦合输出．根据电磁场分布特性，将圆柱形同轴腔中TM110高次模与波导中TE10模耦合，选取合适的波导尺寸，当波导宽度a与TE10模波长λ满足a<λ<2a时，仅TE10模式传播，其他模式都处于截止状态．波导TE10模电场只有单向分量，在波导中获得单方向极化，因此可在波导中插入同轴探针耦合输出信号．此外，根据电磁场分布特性，圆柱形同轴腔中TM010基模与波导中TE10模不能有效耦合，并且选择TM010基模信号波长大于2a，则进一步抑制TM010基模与波导模式的耦合，因此波导滤波器可有效滤除TM010基模信号．本研究研制的同轴腔加载波导滤波器系统如图1．其中，圆柱形同轴腔长度为20 mm，内直径为64 mm，外直径为74 mm，矩形波导横截面尺寸为28.5mm×12.6 mm，对称分布4个矩形波导与同轴腔耦合槽焊接在一起．与耦合槽构成完整波导滤波耦合输出结构．利用三维电磁场软件HFSS(high frequency structure simulator)仿真同轴腔加载波导滤波器系统电磁场分布，结果如图2．由TM010模的电场强度分布可见，其电场完全限制在同轴腔内部，波导中并无耦合输出．TM110模的电场强度分布状况反映了波导有效耦合输出TM110模信号，波导中心处电场最强，可在波导中心插入同轴探针耦合输出信号．图2中纵向极化的TM110模通过横向对波导耦合输出；与之相反，横向极化的TM110模通过纵向对波导耦合输出．其中，1，2，3，4，5表示端口.在忽略相邻波导耦合的情况下，端口1和2对应的横向对波导与同轴腔耦合情况可用2端口网络来描述，端口3和4对应的纵向波导与同轴腔耦合等效为另一个2端口网络．波导与同轴腔的耦合可用等效电路模型来表示．先考虑单个波导与圆柱形同轴腔的电耦合情况，等效电路如图3，同轴腔用并联等效谐振电路表示，等效电感、电容和电导分别是L1、 C1和G1，TM110模本征频率为 f1，波导的特征导纳为Y0，SS′为失谐短路面，同轴腔与波导之间耦合可等效成从同轴腔到波导的变比为n∶1的理想变压器，则波导的特征导纳Y0变换到同轴腔内时有Y0′=Y0/n2．波导对同轴腔影响相当于在同轴腔并联等效电路中增加损耗电导Y0′，则同轴腔有载品质因数QL[13]为QL=2πf1C1/(G1+y0′)波导与同轴腔间的耦合系数β为β=Y0/(n2G1)在图3中距离失谐短路面SS′为1/4波长处放置端面短路板，则此时波导被截成矩形波导腔，波导腔的主模为TE101，这时的波导不能仅看作单纯的传输系统，耦合系统工作于双腔耦合状态．耦合系统等效电路如图4，端面短路板处对应的并联谐振参考面用等效并联谐振回路表示，等效电感、电容和电导分别是L2、 C2和G2．同轴腔的等效电感、电容和电导分别是L1、 C1和G1，同轴腔与波导的耦合等效为n∶1的理想变压器．同轴腔TM110模和波导腔TE101模固有品质因数分别为Q1和Q2，本征频率分别为 f1和 f2．由1/4 波长变换器特性可知，端面短路板处并联谐振参考面的总导纳Y2经变换到SS′参考面的总导纳Y2′=Y02/Y2．其中，Y2′经n∶1变压器变换到同轴腔内的导纳Y2″=Y2′/n2=Y02/(n2Y2)．从SS′参考面向同轴腔看进去的总输入导纳为其中，T=1+jQ2(f/f2-f2/f )．当耦合系统并联谐振时，式(3)的归一化导纳虚部为0，可以得到2个并联谐振频率解，分别对应0模和π模频率，两模式电场在同轴腔结合面的两个方向上分别相同和相反．但是，当波导上的同轴探针接匹配负载强耦合时，矩形波导腔失谐，此时端面短路的矩形波导只起传输信号和滤波作用，耦合输出信号频率为圆柱形同轴腔TM110模的本征频率 f1.以上考虑的是圆柱形同轴腔与一个波导耦合的情形，而从图2中的TM110模电场强度分布图可见，端口1和2对应的2个波导都与同轴腔耦合．由以上分析可知，当波导上的同轴探针接匹配负载强耦合时，波导只能看作为一个传输结构；当波导上的同轴探针耦合度非常低时，端面短路的矩型波导可看作为矩形波导腔，则弱耦合下的模式耦合关系可利用多腔等效谐振回路来分析．为便于分析，用等效串联谐振电路来表示耦合关系，当两个对称波导的等效参数相同时，建立的等效电路如图5．图5中k为腔间的耦合系数, L1、C1和R1分别表示圆柱形同轴腔等效电感、电容和电阻，L2、 C2和R2分别表示矩形波导腔等效电感、电容和电阻，f1和 f2分别表示圆柱形同轴腔TM110模和波导腔TE101模本征频率； Q1和Q2分别表示它们的固有品质因数．根据基尔霍夫定律求解谐振回路可得如下方程[14-15] 求解方程(4)可得到谐振频率f的3个解，分别对应π/2模频率为 f1, 以及0模和π模的谐振频率 fa和fb．其中，m=(4-2k2) f12 f22． fa、 fb与 f1的频率间隔取决于耦合系数k的大小．使用矢量网络分析器对同轴腔加载波导滤波器系统进行测试，在波导中心处插入同轴探针耦合输出信号，当同轴探针插入深度为1 mm时，图2横向对波导对应的端口1和2间的正向传输系数S21曲线如图6，可看出3个谐振频率点，中间谐振频率5.711 GHz对应同轴腔TM110模本征频率，两边分别为0模和π模对应的谐振频率点，3个谐振点的频率间隔随探针插入深度改变而变化，即随耦合系数大小而变化．当同轴探针插入较深5mm时，系统处于强耦合状态时，多腔谐振条件破坏，只存在1个固有谐振频率点．此时1号和2号波导端口间的正向传输系数S21曲线如图7．可看出此时只剩下5.711 GHz这一个谐振频率点，说明矩形波导腔失谐，波导起滤波及耦合输出信号作用．以同轴腔加载波导滤波器系统为研究对象，分别建立单个波导以及双波导与同轴腔耦合等效电路模型，在波导端面短路，且同轴探针弱耦合状态下，通过求解回路方程组，得到3个谐振频率点，分别对应π/2模、0模以及π模．同轴探针强耦合状态下，仅存在1个谐振频率点，波导只起传输信号及滤波作用．实验测量得到的S21参数与理论分析一致．研究结果对于同轴腔高次模耦合输出系统的设计具有一定的借鉴意义．【相关文献】[1] Chen F C，Qiu J M，Wong S W，et al．Dual-band coaxial cavity bandpass filter with helical feeding structure and mixed coupling[J]．IEEE Microwave and Wireless Components Letters，2015，25(1)：31-33．[2] Dong Yuhe，Liu Tianda，Cao Jing，et al．Bandwidth simulation of coaxial cavity coupled with waveguide filter by transmission method[C]// The 15th IEEE Inter-national Vacuum Electronics Conference．Monterey (USA)：IEEE Press，2014：351-352．[3] Xie Xingjuan，Huang Chuanlu，Dong Yuhe，et al．Output circuit design for double gap coaxial cavity loaded with waveguide filter[J]．High Power Laser and Particle Beams，2012，24(8)：1925-1930．(in Chinese) 谢兴娟，黄传禄，董玉和，等．双间隙同轴腔加载波导滤波器输出回路设计[J]．强激光与粒子束，2012，24(8)：1925-1930．[4] Dong Yuhe，Liu Yongxia，Zhu Min．Klystron output circuit of high order transverse magnetic mode in coaxial cavity loaded with waveguide filter[J]．Journal of Electronics & Information Technology，2013，35(5)：1267-1270．(in Chinese) 董玉和，刘永霞，朱敏．速调管输出腔高阶横磁模式加载波导滤波器输出回路[J]．电子与信息学报，2013，35(5)：1267-1270．[5] Zhang Rui，Wang Yong．Study on the two-port output system for an L-band 10 MW coaxial cavity multi-beam klystron[J]．Journal of Electronics & Information Technology，2012，34(9)：2282-2286．(in Chinese) 张瑞，王勇．L波段10 MW同轴腔多注速调管双端口输出系统的研究[J]．电子与信息学报，2012，34(9)：2282-2286．[6] Zhao Lei，Gao Xingshun，Hu Xiaofang．Beam position and phase measurement system for the proton accelerator in ADS[J]．IEEE Transactions on Nuclear Science，2014，61(1)：538-545．[7] Shin Seunghwan，Wendt M．Design studies for a high resolution cold cavity beam position monitor[J]．IEEE Transactions on Nuclear Science，2010，57(4)：2159-2166．[8] Slater M，Adolphsen C，Arnold R，et al．Cavity BPM system tests for the ILC energy spectrometer[J]．Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A：Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment，2008，592(3)：201-217．[9] Walston S，Boogert S，Chung C，et al．Performance of a high resolution cavity beam position monitor system[J]．Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A：Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment，2007，578(1)：1-22．[10] Su Jiahang，Du Yingchao，Hua Jianfei，et al．Design and cold test of a rectangular cavity beam position monitor[J]．Chinese Physics C，2013，37(1)：107-112．[11] Li Jisan．Wang Yong，Liu Wenxin．Resonant frequency computation of waveguide-loaded cavity with boundary element method[J]．High Power Laser and Particle Beams，2012，24(1)：3-4．(in Chinese) 李纪三，王勇，刘文鑫．计算波导加载谐振腔谐振频率的新方法[J]．强激光与粒子束，2012，24(1)：3-4．[12] Han Huipeng，Wang Yong，Zhang Rui．Parasitic mode-suppression in TM310-mode coaxial resonator of multiple-beam klystron[J]．Chinese Journal of Vacuum Science and Technology，2011，31(4)：413-418．(in Chinese) 韩慧鹏，王勇，张瑞．多注速调管TM310模同轴谐振腔杂模抑制的研究[J]．真空科学与技术学报，2011，31(4)：413-418．[13] Zhang Shichang．Analysis of equivalent circuit for radial coupling multi-cavity resonators[J]．Journal of Electronics & Information Technology，2004，26(4)：640-644．(in Chinese) 张世昌．多腔径向耦合输出系统的等效电路分析[J]．电子与信息学报，2004，26(4)：640-644．[14] Shi Jiaru，Zheng Shuxin，Chen Huaibi．Calculating field distribution of a linear accelerator using equivalent circuit model[J]．High Energy Physics and Nuclear Physics，2006，30(7)：699-703．(in Chinese) 施嘉儒，郑曙昕，陈怀璧．耦合腔链等效电路模型计算加速管场分布[J]．高能物理与核物理，2006，30(7)：699-703．[15] Xu Jiaming，Chen Lin，Zang Xiaofei，et al．Triple-channel terahertz filter based on mode coupling of cavities resonance system[J]．Applied Physics Letters，2013，103(16)：1116-1120．。

基于矢量拟合与渐进空间映射的微波滤波器调试

展开的形式．
Ｍ１２
，
信设备的大批量生产中，这一点显得尤为突出．为缩
短生产周期，迫切需要一种能够指导滤波器快速调试的方法．现有的方法都是基于柯西法进行参数提
取的Ｊ，虽然能够准确提取滤波器的有理模型，但
华南理工大学学报（自然科学版）
第４１卷第２期
２０１３年２月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＶＯ１．４１Ｎｏ．２Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１３
）ｙ） ’
一
＝
ｒｌ２ｋ
ｊｗ－ｊＡ，ｋ
ｒ２］
（１）
式中，０９为角频率，为耦合矩阵的特征值，Ｙ（ｓ）为
收稿日期：２０１２．０９ — ０４
基金项目：国家 “ ８６３ ” 计划项目（２０１２ＡＡ０１Ａ３０８）；国家自然科学基金资助项目（６０９０１０３１，６１２７１０１７）
交叉耦合滤波器与六阶切比雪夫滤波器的计算机辅助调试实例来验证该方法的准确性与有效性．
图１双端口网络的等效电路模型
Ｆｉｇ．１Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｔｗｏ — ｐｏｒｔｎｅｔｗｏｒｋ

毕业设计(论文)LC带通滤波器的设计与仿真设计

摘要随着电子信息的发展，滤波器作为信号处理的不可缺少的部分，也得到了迅速的发展。

LC滤波器作为滤波器的一个重要组成部分，它的应用相当的广泛。

因此对于它的设计也受到人们的广泛关注。

如何设计利用简单的方法设计出高性能的LC滤波器是人们一直研究的课题。

本文从滤波器的基本概念着手，层层深入的介绍了LC带通滤波器的设计过程，按照滤波器的经典设计方法，运用前人得出的一些数据手册，通过对实例的研究，简单的设计出了LC 带通滤波器。

然后把设计出的电路在Multisim8.3.30软件上进行仿真，最后把得出的结果与通过用matlab 7.1中信号处理工具箱里专用的滤波器设计分析工具fdatool设计出的滤波器进行对比，得出方法的有效性。

关键词：LC带通滤波器设计Multisim8 fdatool 仿真ABSTRACTWith the development of electronic information, signal processing filter as an indispensable part, has been rapid development. LC filter filter as an important part of its application of a broad. Therefore it is designed also to be people's attention. How to design a simple way to design high-performance LC filter people had been studying the subject.From the basic concept of filter start layers of depth on the LC filter with the design process, in accordance with the filter of classical design methods, the use of their predecessors that some data sheet, through the example of the study, the simple Designed to bring the LC filter. And then design a circuit in Multisim8.3.30 software simulation, the results of the final and by using matlab 7.1 signal processing in the toolbox for the filter design analysis tool designed to filter fdatool compared draw The effectiveness of the method.Keywords: LC band-pass filter design Multisim8 fdatool Simulation目录第一章绪论 (1)1.1滤波器简介 (1)1.1.1滤波器的概念 (1)1.1.2滤波器的种类 (2)1.2L C滤波器概述 (4)1.2.1L C滤波器的两种类型 (4)1.3国内外滤波器的发展和研究现状 (5)1.3.1滤波器的发展状况 (5)1.3.2国内外投入滤波器产业概况 (6)1.3.3滤波器的前景 (7)1.3.4几种新型滤波器介绍 (8)1.4研究工作概要和内容安排 (9)1.4.1研究工作概要 (9)1.4.2论文章节安排 (9)第二章滤波器的特性 (11)2.1理想滤波器的特性 (11)2.2实际滤波器的特性 (14)2.2.1巴特沃斯特性 (15)2.2.2切比雪夫特性 (16)2.2.3贝塞尔特性 (16)2.2.4椭圆特性 (17)第三章L C带通滤波器的设计 (19)3.1归一化切比雪夫低通滤波器 (19)3.1.1切比雪夫滤波器 (19)3.1.2阶数的决定 (20)3.1.3归一化切比雪夫低通滤器 (21)3.2由低通到带通的变换 (23)3.2.1理论分析 (24)3.2.2实际应用 (28)3.3实例研究 (30)第四章滤波器的仿真 (35)4.1f d a t o o l工具的介绍和应用 (35)4.2M u l t i s i m8的介绍及应用 (37)4.2.1电路的创建 (38)4.2.2仿真 (39)结束语 (43)致谢 (45)参考文献 (47)第一章绪论当今的社会是一个信息化社会，信号的处理是人们不可避免的问题，因此滤波器作为信号处理的装置得到广泛的应用。

射频电路理论与设计第2版第7章滤波器的设计

《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
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《射频电路理论与设计（第2版）》
《射频电路理论与设计（第2版）》
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7.6 耦合微带线滤波器
《射频电路理论与设计（第2版）》
理想滤波器是不存在的，实际滤波器与理想滤波器有差异。实际滤波器既不能实现通带内信号无损耗地通过，也不能实现阻带内信号衰减无穷大。
本节用插入损耗作为考察滤波器的指标，讨论低通滤波器原型的设计方法。
《射频电路理论与设计（第2版）》
7.2 用插入损耗法设计低通滤波器原型
《射频电路理论与设计（第2版）》
射频电路理论与设计（第2版）
《射频电路理论与设计（第2版）》
本书有配套的仿真教材《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》。
2本书在多个章节都有互动。《射频电路理论与设计（第 2版）》注重理论设计，而《ADS射频电路设计基础与典型应用（第2版）》注重仿真设计。
《射频电路理论与设计（第2版）》
7.2.1 巴特沃斯低通滤波器原型
如果滤波器在通带内的插入损耗随频率的变化是最平坦的，这种滤波器称为巴特沃斯滤波器，也称为最平坦滤波器。对于低通滤波器，最平坦响应的数学表示式为
《射频电路理论与设计（第2版）》
图7.2 低通滤波器的最平坦响应
《射频电路理论与设计（第2版）》
将归一化频率变换为实际频率，相当于变换原型中的电感和电容值。
通过频率变换，不仅可以将低通滤波器原型变换为低通滤波器，而且可以将低通滤波器原型变换为高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。下面分别加以讨论。
《射频电路理论与设计（第2版）》

微波无源电路仿真技术(04管状滤波器)

4Cs2 K ij
2 1 4 2Cs2 K ij
2C0C1 Cpij 2C0 C1

根据T形到Π形（星形）等效电路的计算公式，得
Cij
2Cs Cpij 1 Cs K ij
Π形拓扑结构端部等效电路

端部为容性耦合的电路结构，丌能直接使用变换器等效。需要变换成如下的电路形式。
Cd 2 r3Cd 2 1 1 4 Cd ln 2 ln 100 1 1 2 11.1(1 )( 1) 1016 ( pF / mm)

其中：
r r 3 2; r3 r1

实际上，串联电容输入是Π形拓扑结构的一个特例。通常这种结构多用于窄带管状滤波器设计。串联电感输入多用于宽带滤波器设计。下面将分别对Π形拓扑结构和串联电感结构的综合设计过程做比较详细的介绍。
超导滤波器的拓扑结构

另外值得注意的是，管状滤波器的电路拓扑结构除了用于管状滤波器外也被用于其他半集中参数滤波器设计。例如：平面结构超导滤波器设计。
管状滤波器样品
管状滤波器内部结构
一款管状滤波器的结构
管状滤波器典型技术指标
管状带通滤波器的拓扑结构

管状带通滤波器的电路拓扑结构有多种类型。
串联电感输入
串联电容输入
并联电感输入
管状带通滤波器的拓扑结构

为了能够比较容易地实现管状结构滤波器要求的元件值，管状滤波器还有一些变形的拓扑结构。如下图所示的输入输出端为Π形电容的拓扑结构。

2 1 FBW 0
计算 Cs
Cs 1 ; 2 0 Ls
综合步骤（2）

一种基于曲线拟合的微波滤波器参数提取方法

一种基于曲线拟合的微波滤波器参数提取方法
陈建忠;梁昌洪;陈佳;李奇
【期刊名称】《西安电子科技大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(038)004
【摘要】传统的微波滤波器参数提取方法依赖复杂的优化算法,或不适用于有耗情况.针对该问题,提出了一种新的微波滤波器参数提取方法.首先采用曲线拟合技术提取出滤波器端口的加载相位,并对谐振腔的无载品质因数进行估计,然后根据滤波器的全波仿真数据,利用最小二乘法拟合出其对应的导纳参数,进而得到所需的耦合矩阵.采用该方法对两种复杂结构微波滤波器的仿真数据进行了参数提取,结果吻合良好.
【总页数】6页(P101-105,123)
【作者】陈建忠;梁昌洪;陈佳;李奇
【作者单位】西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西西安710071;西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室,陕西西安710071
【正文语种】中文
【中图分类】TN713
【相关文献】
1.一种新的微波场效应管等效电路参数提取方法 [J], 徐希俊;沈楚玉
2.一种利用曲线拟合设计内插滤波器的新方法 [J], 宫丰奎;李兵兵;张乔乔
3.一种基于滤波器组的信号提取方法 [J], 赵红阳;李帅;陈祎
4.一种微波滤波器的参数提取方法 [J], 张秀华;雷建华
5.一种基于点频滤波器的微分信号提取方法 [J], 李军;万文军;胡康涛
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射频分布参数滤波器的仿真

实验4 分布参数滤波器的仿真实验目的：通过仿真理解和掌握微带滤波器的实现方法。

实验原理：1．理查德（Richards）变换通过理查德（Richards）变换，可以将集总元器件的电感和电容用一段终端短路或终端开路的传输线等效。

终端短路和终端开路传输线的输入阻抗具有纯电抗性，利用传输线的这一特性，可以实现集总元器件到分布参数元器件的变换。

2．科洛达（Kuroda）规则科洛达（Kuroda）规则是利用附加的传输线段，得到在实际上更容易实现的滤波器。

例如，利用科洛达规则即可以将串联短截线变换为并联短截线，又可以将短截线在物理上分开。

在科洛达规则中附加的传输线段称为单位元器件，单位。

元器件是一段传输线，当f = f0时这段传输线长为83．设计步骤：1.根据设计要求选择归一化滤波器参数2.用λ/8传输线替换电感和电容3.根据Kuroda规则将串联短线变换为并联短线4.反归一化并选择等效微带线实验内容：1.设计一个微带短截线低通滤波器，该滤波器的截止频率为4GHz，通带内波纹为3dB，滤波器采用3阶，系统阻抗为50Ω。

实验步骤：微带短截线低通滤波器设计举例下面设计一个微带短截线低通滤波器，该滤波器的截止频率为4GHz，通带内波纹为3dB，滤波器采用3阶，系统阻抗为50Ω。

设计微带短截线低通滤波器的步骤如下。

（1）滤波器为3阶、带内波纹为3dB的切比雪夫低通滤波器原型的元器件值为集总参数低通原型电路如图11.29所示。

（2）利用理查德变换，将集总元器件变换成短截线，如图11.30（a）所示，图中短截线的特性阻抗为归一化值。

（3）增添单位元器件，然后利用科洛达规则将串联短截线变换为并联短截线，如图11.30（b）所示，图中短截线的特性阻抗为归一化值。

（4）与图11.29对应的微带短截线滤波电路如图11.30（c）所示，图11.30（c）中归一化特性阻抗已经变换到实际特性阻抗。

图11.29 集总参数低通原型电路图11.30（a）集总元器件变换成短截线的低通电路图11.30（c）微带短截线低通滤波电路ADS仿真步骤：1．创建原理图2．利用ADS的工具tools完成对微带线的计算下面利用ADS软件提供的计算工具tools，完成对微带短截线尺寸的计算。

5于改进渐进空间映射算法的滤波器设计

197
0
t1
t2
c1
c2
幅度/dB
-10
-20
-30
H1
图1
0 -10 -20
-40
HFSS S21 HFSS S11
0.98 1.00 1.02 1.04
四腔同轴滤波器结构侧视图
-50 0.96
频率/GHz
图3
0
迭代 1 次后的尺寸对应的 HFSS 仿真结果
HFSS S11 HFSS S21 Ideal S11 Ideal S21
( j)
n F ( s) (1) k = ∑ ak s E ( s ) k =0 P( s ) nz ( 2 ) k S 21( s ) = = ∑ ak s E ( s ) k =0
S 11( s ) =
( ∑ bk s k ) ( ∑ bk s k )
k =0 k =0 n
n
(9a) (9b)
从测得结果中取 N 个频点，建立方程组求多项式 F , P 系数 a k 和 a k .
( j)
( j) ( j)
=−f
( j)
(6)
( j)
B 带入式（6）计算得到下次迭代步长 h , 精确模型新的预测设计参量 (7) x (f j +1) = x fj + h ( j )
S21 = diag {S21 ( s i )}
如果 f ( j) 足够小，则算法终止，得到
A Filter Design Method Based on Improved Aggressive
Space Mapping Method
Li Gang, Wu Bian, Lai Xin, LIANG Chang-hong （Key Laboratory of Antennas and Microwave Technology, Xidian University, Xi’an 710071 , China） Abstract:This paper presents a new design technique for the filter. The technique is based on improved aggressive space mapping method. Firstly, the partial derivative matrix with single variable is used as an initial mapping matrix. Because of introduction of the Cauchy method in parameter extraction process , the speed of parameter extraction is accelerated without lose of accuracy. Finally, to confirm the design method presented in the paper, a coax filter with four resonators is designed and simulated using HFSS software. The agreement between simulated results and theoretical results is good. Keywords: filter, Cauchy method, aggressive space mapping method, parameter extraction, the partial derivative matrix with single variable

基于渐进空间映射法的同轴腔体滤波器设计

第31卷第2期杭州电子科技大学学报V o.l 31,N o .22011年04月Jo urnal of H a ngzhou D i anzi U ni vers i t yApr .2011基于渐进空间映射法的同轴腔体滤波器设计徐迎虎,项铁铭(杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018)收稿日期:2010-05-14作者简介:徐迎虎(1986-),男,江苏盐城人,在读研究生,电磁场与微波技术.摘要:该文主要介绍了利用渐进空间映射法优化设计同轴腔体交叉耦合滤波器的方法。

在HFSS 和AD S 软件中分别建立了滤波器的结构模型和等效电路模型,在AD S 软件中进行了反映模型参数映射关系的参数提取,提取的参数精度高并且速度快。

整个设计过程仅需进行5次精确模型仿真与5次粗糙模型仿真,即可优化得到一个十分接近理想响应的高性能四腔交叉耦合滤波器。

从而证明了此优化方法的可行,高效。

关键词:渐进空间映射法;交叉耦合滤波器;参数提取中图分类号:TN713 文献标识码:A 文章编号:1001-9146(2011)02-0029-040 引言近年来发展起来的空间映射算法作为一种新型的优化算法,在微波器件设计中得到了广泛的应用[1]。

它通过在高精度却耗时的精确模型和低精度却快速的粗糙模型建立的映射关系,将优化工作放在了粗糙模型中进行,用精确模型验证粗糙模型得出的结果,通过多次迭代,便可得到满意的结果,大大的提高了设计效率。

在设计软件中,以电路为基础的软件ADS 计算速度快并且很方便优化,电磁仿真软件如HFSS 计算时很耗时间,但是计算精度很高。

在运用空间映射算法的文献中,滤波器的模型多数为一些简单的微带结构[2,3],很少有腔体滤波器的文献。

文献4中设计的同轴腔体滤波器,参数提取阶段采用了柯西法,虽然提高了参数提取的速度,但是提取的参数未必满足设计的拓扑结构,参数提取后,仍然需要进行优化。

本文在H FSS 中建立的同轴腔体滤波器模型作为精确模型,在ADS 中建立了相应的等效电路模型作为粗糙模型,参数提取过程在ADS 软件中进行,相比文献4更具有适用性,后面的实例证明了该方法的有效性。

空间映射法在微波滤波器优化设计中研析

Research on Space Mapping in the Optimal Design of Microwave FiltersByPeng YeA Dissertation Submitted toChina Jiliang UniversityIn partial fulfillment of the requirementFor the degree ofMaster of EngineeringChina Jiliang UniversityJune, 2013独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名: 签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。

特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中图分类号TN911 学校代码10356 UDC 621 密级公开硕士学位论文MASTER DISSERTATION空间映射法在微波滤波器优化设计中的研究Research on Space Mapping in the Optimal Design of Microwave Filters作者叶鹏导师肖丙刚副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业信号与信息处理研究方向新型微波器件二〇一三年六月致谢首先诚挚的感谢指导老师肖丙刚副教授，老师悉心的教导使我得以一窥微波器件设计领域的深奥，不时的讨论并指点我正确的方向，使我在这些年中获益匪浅。

滤波器设计——精选推荐

滤波器设计来源：ECN作者：J o s h u a I s r a e l s o h n，特约编辑摘要：本文介绍将低通设计转化为高通电路的技术。

可以低通和高通部分级联的方式实现带通和带阻滤波器。

关键词：滤波器，复数理论，傅里叶基础数学原理的发展起源于瑞士数学家及物理学家莱昂哈德•欧拉(1707 – 1783)、意大利数学家及天文学家约瑟夫•拉格朗日(1736 – 1813)、法国数学家及天文学家皮埃尔•拉普拉斯(1749 – 1827)以及同时代其他科学家的著作。

请注意：无论是理论还是应用方面，科学和数学史上的这些伟人当中，无一人的工作是以电磁学为重点。

实际上，同时代的电现象证明过程缺乏欧拉、拉格朗日、拉普拉斯、傅立叶和其他人应用于力学、天文学、光学的那种分析上的严密性。

源自复数理论不妨回忆一下，复数指数作为周期性事件的表达式的基础，来源于欧拉在1745年发表的著名表达式，该表达式本身是英格兰数学家罗杰•科茨(Roger Cotes, 1682-1716)在1714年证明的某关系式的改写形式：自三百年前问世以来，该基础表达式（图1）激发了许多数学上的顿悟。

美国物理学家及诺贝尔奖获得者理查德•费曼(Richard Feynman, 1918 – 1988)因其对量子力学与量子电动力学的重要贡献而闻名，他把欧拉的公式称作数学领域最不同寻常的公式（参考文献3）。

“复变函数的自然对数产生线性结果”这一观点也许是彻底超乎寻常的。

它本身并未增加我们在线性电路或其频谱响应方面的直觉或理解。

数学与拓扑学结合正如我们在上一期所见，各种变换，特别是拉普拉斯变换，为我们提供了手段来用频域术语来改写电路的时域描述，并且分别运用基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定律(KVL)等同样的电路分析规则来做这件事。

得到的频域表达式是s的多项式，它的经典表示是降序各项之和：其中H(s)是系统转移函数，a和b是实系数，n和m分别是电路的零点数量和极点数量，s是复频率。

等效电路拟合时cpe系数过大

等效电路拟合时cpe系数过大全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在电路设计和分析中，常常需要利用等效电路模型来描述复杂的电路行为，并进行仿真和优化。

等效电路是一种简化原始电路的方法，通过少量的电路元件来近似描述原始电路的行为。

在进行等效电路拟合时，通常会出现一些问题，其中之一就是CPE（constant phase element）系数过大的情况。

CPE是一种常用的电路元件，它可以在等效电路中描述介质的非理想性质和非线性响应。

CPE具有与电容类似的频率依赖性，但其频率响应曲线不是单纯的线性关系。

在实际应用中，CPE常常被用来描述复杂的耦合效应、表面效应和非均匀性等电路行为。

当拟合等效电路时，如果CPE系数过大，会导致一系列问题。

CPE系数过大会影响到等效电路的准确性，使得仿真结果与实际电路行为产生差异。

这可能导致设计误差和性能下降，影响产品的质量和可靠性。

CPE系数过大还会使得等效电路模型变得复杂，难以理解和维护。

由于CPE对频率响应的非线性特性，其参数调节和优化也会变得困难。

在后续的设计和分析中，可能需要花费更多的时间和精力来调整CPE系数，以获得满足要求的电路性能。

那么，如何避免CPE系数过大的问题呢？需要在拟合等效电路时仔细选择合适的电路元件，并合理分配各个元件的参数。

对于CPE元件，应该根据实际电路行为和性能要求合理设定系数范围，避免过大或者过小的取值。

在进行电路仿真和优化时，应该及时检查等效电路模型的准确性和稳定性，避免CPE系数导致的问题。

还可以通过改进等效电路模型和仿真算法来解决CPE系数过大的问题。

可以尝试使用更复杂的电路元件来替代CPE，或者引入一些修正项来修正CPE的非线性响应。

还可以考虑优化仿真算法和参数拟合方法，提高等效电路模型的稳定性和准确性。

CPE系数过大是在等效电路拟合中常见的问题，会影响到电路设计和分析的准确性和稳定性。

为了解决这一问题，我们需要仔细选择合适的电路元件和参数，并优化拟合方法和算法。

滤波器空间映射等效电路柯西法公共腔管状曲线拟合

滤波器论文：基于空间映射法的滤波器设计【中文摘要】随着无线通信技术的迅猛发展,各种新型无线通信系统的不断涌现,极大的刺激了微波有源和无源器件的快速发展,也对滤波器的性能提出了更高的要求。

在微波滤波器的设计阶段,由于商用电磁软件仿真所耗费的时间成本巨大,滤波器的整体仿真优化是一个十分繁杂的过程,空间映射方法正是针对商用电磁软件仿真耗时这一缺点提出的。

本文大量的工作放在空间映射法在滤波器设计中的应用上,给出了详细地包括微带滤波器,同轴腔体滤波器,管状滤波器的设计实例,这些方法对工程应用有一定的借鉴意义。

本文共分为五章,第一章主要介绍了课题背景,选题意义以及本文的主要工作。

在第二章中主要介绍了两种最常用的空间映射方法,主动空间映射法和隐式空间映射法。

给出了它们的算法流程,并分别给出微带滤波器设计的实例来阐述该方法在滤波器设计中的应用。

第三章主要讨论的是基于主动空间映射方法设计同轴腔体滤波器的方法。

在参数提取阶段,介绍了“等效电路优化法”和“柯西法”两种参数提取方法,分别给出了设计实例。

然后将柯西法推广到提取公共腔双工器的多项式系数的情形,给出的设计实例说明了该方法的有效性。

在第四章中主要介绍了管状滤波器的设计方法,首先给出了管状滤波器中等效集总元件...【英文摘要】With the rapid development of wireless communication technology, and various new wirelesscommunication system emerged, which stimulated microwave active and passive components of rapid development,also to filter performance put forward higher request.In the design phase of the microwave filters, due to the commercialEM(electromagnetic) simulator which takes time cost huge, the simulation and optimization of the whole filter is a very complex process. The method of space mapping is just proposed for th...【关键词】滤波器空间映射等效电路柯西法公共腔管状曲线拟合【英文关键词】filter space mapping equivalent circuit Cauchy method common cavity tubular curve-fitting 【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】基于空间映射法的滤波器设计摘要5-6ABSTRACT6目录7-8第一章绪论8-11 1.1 研究背景及意义8 1.2 空间映射方法的提出和研究现状8-9 1.3 本文主要工作9-11第二章空间映射方法11-22 2.1 空间映射优化思想及其数学表达11-12 2.2 主动空间映射算法介绍12-17 2.3 隐式空间映射算法介绍17-22第三章基于主动空间映射方法的同轴腔体滤波器设计22-45 3.1 引言22 3.2 不依赖于耦合矩阵旋转的滤波器综合方法22-26 3.3 等效电路作为滤波器粗糙模型的四腔对称响应滤波器的设计26-31 3.4 Cameron综合方法作为粗糙模型的六腔非对称响应滤波器的设计31-36 3.4.1 柯西法32 3.4.2 设计实例32-36 3.5 公共腔双工器的设计36-45 3.5.1 公共腔双工器的综合方法37-41 3.5.2 改进的柯西法在公共腔双工器中的参数提取方法41-42 3.5.3 公共腔双工器的设计实例42-45第四章管状滤波器的设计45-60 4.1 引言45 4.2 管状滤波器中的等效集总元件的实现45-47 4.3 窄带管状带通滤波器的综合与设计47-54 4.3.1 窄带管状带通滤波器的综合方法47-49 4.3.2 基于主动空间映射法的窄带带通滤波器的设计49-54 4.4 宽带管状滤波器的设计54-60 4.4.1 基于曲线拟合技术的宽带管状滤波器的设计55-60第五章总结与展望60-61致谢61-62参考文献62-65附录65。

交指滤波器的等效电路

交指滤波器的等效电路摘要：一、引言1.交指滤波器的背景和应用领域2.交指滤波器等效电路的重要性二、交指滤波器的原理1.交指滤波器的构成2.交指滤波器的工作原理三、交指滤波器的等效电路1.直流偏置电路2.交流信号传输线3.滤波器电容4.负载电阻四、等效电路的分析方法1.电压和电流的分配2.复数表示法五、等效电路的应用1.简化电路分析2.设计滤波器六、交指滤波器的发展趋势和展望正文：交指滤波器是一种具有高通、低通两种传输特性的四端口网络，广泛应用于无线通信、射频电路等领域。

为了更好地分析、设计和应用交指滤波器，我们需将其转化为等效电路。

一、引言交指滤波器，又称为交叉指型滤波器，是一种具有高通、低通两种传输特性的四端口网络。

在无线通信、射频电路等领域有着广泛的应用。

为了更好地分析、设计和应用交指滤波器，我们需要将其转化为等效电路，以便于进行电路分析。

二、交指滤波器的原理交指滤波器主要由传输线、电容和耦合电感等元件构成。

其工作原理是利用电容和耦合电感对交流信号进行传输和滤波，从而实现信号的分离和抑制。

三、交指滤波器的等效电路为了将交指滤波器转化为等效电路，我们需要考虑以下几个方面：1.直流偏置电路：为了使交指滤波器正常工作，需要为其提供适当的直流偏置。

通常情况下，直流偏置电路包括一个可调电容和一个固定电阻。

2.交流信号传输线：交指滤波器中的传输线是信号传输的主要途径。

我们需要将交指滤波器中的传输线转化为等效的传输线，以便于进行电路分析。

3.滤波器电容：交指滤波器中的电容对信号进行滤波。

我们需要将电容的特性转化为等效的电容，以便于进行电路分析。

4.负载电阻：交指滤波器的输出端需要连接一个负载电阻。

我们需要将负载电阻的特性转化为等效的电阻，以便于进行电路分析。

四、等效电路的分析方法交指滤波器的等效电路分析方法主要包括电压和电流的分配以及复数表示法。

1.电压和电流的分配：通过对交指滤波器中的各个元件进行电压和电流的分配，我们可以得到等效电路中各个元件的电压和电流。

等效电路模型方法在滤波器设计中的应用

等效电路模型方法在滤波器设计中的应用
李刚
【期刊名称】《电子科技》
【年(卷),期】2014(27)10
【摘要】针对传统耦合系数方法在设计包含NRN元件滤波器中的缺点,通过引入广义耦合系数的概念并结合等效电路模型,分析了NRN元件的阻抗缩放特性,提出了一种基于等效电路模型的设计方法,以分析包含非谐振节点(NRN)的滤波器响应特性.电路软件仿真结果验证了该等效电路模型设计方法的有效性.
【总页数】4页(P185-187,191)
【作者】李刚
【作者单位】湖北文理学院物理与电子工程学院,湖北襄阳441053
【正文语种】中文
【中图分类】TN713.5
【相关文献】
1.契比雪夫多项式降阶方法及在数字滤波器设计中的应用 [J], 欧阳咸泰
2.渐近波形估算方法在金属导体部分元等效电路模型缩减中的应用 [J], 潘启军;马伟明;陈新刚;赵治华;孟进;张磊
3.等效电路模型在漂移管直线加速器场稳定性调制中的应用 [J], 冯来文;傅世年;刘华昌;李阿红
4.FIR方法在维纳滤波器设计中的应用与仿真 [J], 芮兵;吴敏忠;江庆平
5.基于等效电路模型映射的DGS低通滤波器设计 [J], 陈小群;史小卫;林浩佳
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参数提取

A Parameter Extraction Method for MicrowaveCoupled Resonater Filters摘要：本文提出了一种直接优化耦合矩阵从而求得耦合系数及谐振频率的方法。

首先在柯西法的基础上构建了一种更精确有理多项式模型，这种模型既适合无耗的滤波器，也适合有耗的滤波器，其次提出了一种简单而高效的目标函数，新的目标函数对初值敏感度低，优化速度快，这种方法能应用于级联型以及交叉耦合型的耦合谐振滤波器的参数提取，最后的例子证明了此方法的有效性。

1.介绍在滤波器的仿真及实物的调试中，往往不能一次性的得到需要的耦合系数及谐振频率，需要不停的“迭代”来得到最优的波形，能够有效的指导调试人员的计算机辅助调试技术是提高效率的一个主要因素。

为此，人们提出了各种计算机辅助调试的方法。

这些方法基本上可以归为5类。

1.耦合谐振滤波器的顺序调谐；2.基于电路模型参数提取的计算机辅助调谐；3.基于输入反射系数的极点和零点的计算机辅助调谐；4.时域调谐；5模糊逻辑调谐。

本文提出的方法可以归类到基于电路模型的参数提取，它的基本原理是：首先将带通滤波器的S 参数归一为低通原型S 参数，再通过一个适当的有理多项式拟合S 参数，柯西法是最常用到的有理多项式拟合方法，该方法通过对精确模型响应有限的抽样，得到一个超定方程。

解该方程，即可得到表述滤波器响应的两个多项式P (s ) ，F (s ) 系数，再通过Feld-keller 方程计算出多项式E (s )的系数。

()()()()()()s E s E s P s P s F s F -=-+-*** (1)然而这种方法至少存在两个缺陷，其一,拟合出来的相位不准，其二，对于有耗的情况，在用Feld-keler 方程求解E(s)的时候并不能保证虚轴两边根的个数一样，也就是不能保证E(s)的最高阶数等于滤波器阶数，这样所得到的耦合矩阵及谐振频率并不准确。

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