现代滤波器设计讲座(3波导滤波器设计)
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10 c 2
0
c f0
1
gigi1
Example:
K´01=0.0775 K´12=0.0048 K´23=0.0034 K´34=0.0032
K变换器的S参数
在滤波器中心工作频率
Z 0 A K 0 1 Z 0
K 1 2S
mZ 110 j 1 2KKKK222K 2 3 m11j 1Z 2KK0 KK222
g 2
g 4
f0 BW IL RL
g n
g 0
g 1
g 3
g n -1
g n + 1
Example:
f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHz S11 < -20 dB S21 < -40 dB @ f0 ± 40 MHz
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
Z 0 A
K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 02
d
g /2
K 1
g /2S 2 1
1 S 2 1 1
Z 0
do
Coupling S21 (dB)
1
-16.14
2
-40.40
3
-43.47
4
-43.93
5
-43.47
6
-40.40
7
-16.14
diameter
d1 = 2.50 mm d2 = 3.50 mm d3 = 3.50 mm d4 = 3.50 mm d5 = 3.50 mm d6 = 3.50 mm d7 = 2.50 mm
现代滤波器设计讲座（三）
波导滤波器设计
电子科技大学 贾宝富 博士
波导滤波器概述
波导滤波器具有插入损耗低、功率容量大和容易批量 生产的特点；
波导滤波器的工作频率可以达到毫米波波段。主要用 于卫星通讯、电子对抗和雷达系统。
波导滤波器有以下几种类型：
直接耦合波导滤波器； 交叉耦合波导滤波器； 带抑制谐振器的波导滤波器； 使用非谐振结点的波导滤波器； 使用过模谐振器的波导滤波器； 凋落模波导滤波器；
offset
do1 = 3.845mm do2 = 3.135 mm do3 = 2.960 mm do4 = 2.972 mm do5 = 2.960 mm do6 = 3.135 mm do7 = 3.845 mm
优化谐振腔长度
For all resonators: calculate resonator length, fine tune until the structure resonates at the center frequency
Z 0 A
-10
K 0 1 Z 0
K Z KZ 1 2
-15
0
2 3 0
Baidu Nhomakorabea
Z 0 K n ,n + 1
lr
g /2
-20
/2 -2 5 g -30
S (d B )
Denne figuren er IKKE for første resonator
Z 0 B
1 r 2
r1 212
-35
resonator length
1 S21
1 S21
1
i 90argS21
Z 0 K n
优化耦合系数
For all couplings: Optimize coupling to give the right K-inverter value at
the center frequency
K 1 S 11
1 S 11
6th order
Chebychev filter
prototype
elements
g0 = 1.0000 g1 = 0.8836 g2 = 1.3966 g3 = 1.7894 g4 = 1.5528 g5 = 1.6095 g6 = 0.7667 g7 = 1.1524
带K变换器滤波器模型
1b) Calculate K-inverters (band-pass prototype parameters)
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
Z 0 K n ,n + 1 Z 0 B
g /2
g /2
K01
K01 Z0A
wA
2 g0g1
Ki,i1
Ki,i1 wi
Z0iZ0,i1
2
Kn,n1
Kn,n1 Z0B
wB
2gngn1
wi
g i0 0
2
f f0
gi0
0
滤波器测试结果
Designed at 15.35 GHz Tunable from 14.9 to 15.35
Z 0 K n ,n + 1 Z 0 B
g /2
g /2
*Matthaei, Young and Jones “Microwave filters, impedance-matching
networks, and coupling structures”, Artech House, Norwood, MA, 1992
BJ-140波导技术参数： a=15.8mm; b=7.9mm; 工作频率范围： 11.9~18GHz
滤波器原型
1a) Obtain low-pass prototype parameters (gi) from filter specifications (see e.g. Matthaei*)
;
g /2
A
0 j K
jK
0
g /2 S11 S 22
1 1
K 2 K 2
;
S 21
S12
m
j
1
2
K K
2
Z 0 K
K变换器计算模型
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
利用对称面 g 可/2以简化模 g /型2；
计算K值；
2
K 1S11
计算附加相移；1S11
l1 = 10.839 mm
l = 11.346 mm -40
15.31 15.32 15.33 15.34 15.35 15.36 15.37 15.38 15.39 15.4
fre q u e n c y (G H z )
2
l3 = 11.395 mm
l rg 2
l4 = 11.395 mm l5 = 11.346 mm l6 = 10.839 mm
现代滤波器设计讲座（三）
腔体级联耦合波导滤波器
电子科技大学 贾宝富 博士
矩形波导滤波器常见类型
对称膜片 纵向条带
横向条带
方柱
圆柱
波导滤波器设计举例
设计参数： f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHz S11 < -20 dB S21 < -40 dB @ f0 ± 40 MHz
滤波器从 14.9到 15.35 GHz连续可调
0
c f0
1
gigi1
Example:
K´01=0.0775 K´12=0.0048 K´23=0.0034 K´34=0.0032
K变换器的S参数
在滤波器中心工作频率
Z 0 A K 0 1 Z 0
K 1 2S
mZ 110 j 1 2KKKK222K 2 3 m11j 1Z 2KK0 KK222
g 2
g 4
f0 BW IL RL
g n
g 0
g 1
g 3
g n -1
g n + 1
Example:
f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHz S11 < -20 dB S21 < -40 dB @ f0 ± 40 MHz
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
Z 0 A
K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 02
d
g /2
K 1
g /2S 2 1
1 S 2 1 1
Z 0
do
Coupling S21 (dB)
1
-16.14
2
-40.40
3
-43.47
4
-43.93
5
-43.47
6
-40.40
7
-16.14
diameter
d1 = 2.50 mm d2 = 3.50 mm d3 = 3.50 mm d4 = 3.50 mm d5 = 3.50 mm d6 = 3.50 mm d7 = 2.50 mm
现代滤波器设计讲座（三）
波导滤波器设计
电子科技大学 贾宝富 博士
波导滤波器概述
波导滤波器具有插入损耗低、功率容量大和容易批量 生产的特点；
波导滤波器的工作频率可以达到毫米波波段。主要用 于卫星通讯、电子对抗和雷达系统。
波导滤波器有以下几种类型：
直接耦合波导滤波器； 交叉耦合波导滤波器； 带抑制谐振器的波导滤波器； 使用非谐振结点的波导滤波器； 使用过模谐振器的波导滤波器； 凋落模波导滤波器；
offset
do1 = 3.845mm do2 = 3.135 mm do3 = 2.960 mm do4 = 2.972 mm do5 = 2.960 mm do6 = 3.135 mm do7 = 3.845 mm
优化谐振腔长度
For all resonators: calculate resonator length, fine tune until the structure resonates at the center frequency
Z 0 A
-10
K 0 1 Z 0
K Z KZ 1 2
-15
0
2 3 0
Baidu Nhomakorabea
Z 0 K n ,n + 1
lr
g /2
-20
/2 -2 5 g -30
S (d B )
Denne figuren er IKKE for første resonator
Z 0 B
1 r 2
r1 212
-35
resonator length
1 S21
1 S21
1
i 90argS21
Z 0 K n
优化耦合系数
For all couplings: Optimize coupling to give the right K-inverter value at
the center frequency
K 1 S 11
1 S 11
6th order
Chebychev filter
prototype
elements
g0 = 1.0000 g1 = 0.8836 g2 = 1.3966 g3 = 1.7894 g4 = 1.5528 g5 = 1.6095 g6 = 0.7667 g7 = 1.1524
带K变换器滤波器模型
1b) Calculate K-inverters (band-pass prototype parameters)
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
Z 0 K n ,n + 1 Z 0 B
g /2
g /2
K01
K01 Z0A
wA
2 g0g1
Ki,i1
Ki,i1 wi
Z0iZ0,i1
2
Kn,n1
Kn,n1 Z0B
wB
2gngn1
wi
g i0 0
2
f f0
gi0
0
滤波器测试结果
Designed at 15.35 GHz Tunable from 14.9 to 15.35
Z 0 K n ,n + 1 Z 0 B
g /2
g /2
*Matthaei, Young and Jones “Microwave filters, impedance-matching
networks, and coupling structures”, Artech House, Norwood, MA, 1992
BJ-140波导技术参数： a=15.8mm; b=7.9mm; 工作频率范围： 11.9~18GHz
滤波器原型
1a) Obtain low-pass prototype parameters (gi) from filter specifications (see e.g. Matthaei*)
;
g /2
A
0 j K
jK
0
g /2 S11 S 22
1 1
K 2 K 2
;
S 21
S12
m
j
1
2
K K
2
Z 0 K
K变换器计算模型
Z 0 A K 0 1 Z 0 K 1 2 Z 0 K 2 3 Z 0
利用对称面 g 可/2以简化模 g /型2；
计算K值；
2
K 1S11
计算附加相移；1S11
l1 = 10.839 mm
l = 11.346 mm -40
15.31 15.32 15.33 15.34 15.35 15.36 15.37 15.38 15.39 15.4
fre q u e n c y (G H z )
2
l3 = 11.395 mm
l rg 2
l4 = 11.395 mm l5 = 11.346 mm l6 = 10.839 mm
现代滤波器设计讲座（三）
腔体级联耦合波导滤波器
电子科技大学 贾宝富 博士
矩形波导滤波器常见类型
对称膜片 纵向条带
横向条带
方柱
圆柱
波导滤波器设计举例
设计参数： f0 = 15.35 GHz BW= 32 MHz S11 < -20 dB S21 < -40 dB @ f0 ± 40 MHz
滤波器从 14.9到 15.35 GHz连续可调