微波濾波器有哪些分類(lèi)?微波濾波器技術(shù)結(jié)構(gòu)介紹

上篇文章中，小編對(duì)微帶濾波器有所闡述。為增進(jìn)大家對(duì)濾波器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)濾波器予以介紹，主要內(nèi)容在于介紹微波濾波器、微波濾波器的技術(shù)結(jié)構(gòu)和微波濾波器的分類(lèi)。如果你對(duì)濾波器具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、微波濾波器

微波濾波器是用來(lái)分離不同頻率微波信號(hào)的一種器件。它的主要作用是抑制不需要的信號(hào)，使其不能通過(guò)濾波器, 只讓需要的信號(hào)通過(guò)。分類(lèi)可以按功能、組成元件和傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行：按功能分類(lèi)有低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器;按組成的元件分類(lèi)有集中參數(shù)濾波器、分布參數(shù)濾波器和集中參數(shù)與分布參數(shù)混合型濾波器。

微波濾波器，用來(lái)過(guò)濾或分離不同微波頻率信號(hào)的元件。微波濾波器分低通、高通、帶通和帶阻四種類(lèi)型(高通常用寬頻帶的帶通濾波器代替)，它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和設(shè)計(jì)方法因不同的工作頻率、頻帶寬度、功率容量等指標(biāo)而有顯著差別。在微波電路系統(tǒng)中，濾波器的性能對(duì)電路的性能指標(biāo)有很大的影響，因此如何設(shè)計(jì)出一個(gè)具有高性能的濾波器，對(duì)設(shè)計(jì)微波電路系統(tǒng)具有很重要的意義。微帶電路具有體積小，重量輕、頻帶寬等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在微波電路系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，其中用微帶做濾波器是其主要應(yīng)用之一。

二、微波濾波器技術(shù)結(jié)構(gòu)

微波濾波器采用分布參數(shù)電路，或集總與分布參數(shù)電路相結(jié)合的電路，結(jié)構(gòu)以微波傳輸線(xiàn)、波導(dǎo)為主體(圖a～c)，也可以直接利用金屬諧振腔或介質(zhì)諧振器。光學(xué)和準(zhǔn)光學(xué)濾波器的結(jié)構(gòu)也可用于毫米波頻率(圖f，g)。各種結(jié)構(gòu)都可設(shè)計(jì)成寬帶或窄帶的濾波器。此外，濾波器的結(jié)構(gòu)決定受擊穿強(qiáng)度、溫升等限制的功率容量，只有金屬波導(dǎo)結(jié)構(gòu)才可能承受較高的功率。

微波濾波器輸出端的頻域響應(yīng)函數(shù)(電壓或電流)與輸入端的頻域激勵(lì)函數(shù)(電壓或電流)之比稱(chēng)為頻域傳遞函數(shù)H(jω)。表示濾波器相位-頻率特性的相時(shí)延為T(mén)p=ω/β，用分貝表示;衰減-頻率特性(簡(jiǎn)稱(chēng)頻率響應(yīng))常采用最平坦型、切比雪夫型和橢圓函數(shù)型。

微波濾波器的技術(shù)指標(biāo)包括工作頻率、頻帶寬度、帶內(nèi)衰減、帶外衰減、時(shí)延特性等設(shè)計(jì)指標(biāo);功率容量、溫度穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

微波濾波器的設(shè)計(jì)法有近似綜合法、準(zhǔn)確綜合法和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方法。近似綜合法是先根據(jù)預(yù)期的頻率響應(yīng)綜合出低通原型，然后應(yīng)用近似頻率變換得出所需要的微波低通、高通、帶通或帶阻濾波器，再用適當(dāng)?shù)奈⒉ńY(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。頻率變換是指在衰減相同的條件下低通原型的歸一化頻率與微波濾波器頻率之間的關(guān)系。不同的濾波器特性和結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同的近似變換式。

準(zhǔn)確綜合法是先引入準(zhǔn)確的頻率變換S =Λtgθ，其中θ與濾波器頻率有關(guān)，S是變換頻率，Λ是帶寬因子。濾波器結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)度相等的短截線(xiàn)、開(kāi)路線(xiàn)和聯(lián)接線(xiàn)(通常是1/4中心波長(zhǎng))可分別用S面上的L、C 和單位元件來(lái)表示。濾波器的頻率響應(yīng)也變換成用S表示，然后根據(jù)S面上網(wǎng)絡(luò)綜合的結(jié)果，將其中的L、C 和單位元件逆變換成對(duì)應(yīng)的短截線(xiàn)，用微波結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器。準(zhǔn)確綜合法僅限于設(shè)計(jì)等長(zhǎng)度短截線(xiàn)濾波器，應(yīng)用并不普遍。

用近似綜合法和準(zhǔn)確綜合法通常的設(shè)計(jì)都是在理想電路結(jié)構(gòu)的假定下進(jìn)行的，不易達(dá)到預(yù)定指標(biāo)。借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)可以計(jì)入微波結(jié)構(gòu)中的損耗和不連續(xù)性等非理想因素的影響，并能利用最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)出性能符合預(yù)定指標(biāo)的濾波器。

三、微波濾波器的分類(lèi)

最普通的濾波器的分類(lèi)方法通常可分為低通、高通、帶通及帶阻四種類(lèi)型。

按濾波器的頻率響應(yīng)來(lái)劃分，常見(jiàn)的有巴特沃斯型、切比雪夫Ⅰ型、切比雪夫Ⅱ型及橢圓型等;按濾波器的構(gòu)成元件來(lái)劃分，則可分為有源型及無(wú)源型兩類(lèi);按濾波器的制作方法和材料可分為波導(dǎo)濾波器、同軸線(xiàn)濾波器、帶狀線(xiàn)濾波器、微帶濾波器。

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