濾波器專題設(shè)計(jì)

1、濾波器設(shè)計(jì)賈寶富設(shè)計(jì)實(shí)例-2梳狀濾波器設(shè)計(jì)濾波器技術(shù)參數(shù)濾波器要求的技術(shù)參數(shù)；中心頻率；400MHz；帶寬：15MHz；帶內(nèi)波動(dòng)：小于0.1dB帶外抑制度：偏離中心頻率25MHz；大于40dB；初步確定采用Chebyshev型7階梳狀濾波器低通原型濾波器（查出標(biāo)準(zhǔn)化G值）建立低通原型濾波器電路模型原型低通濾波器機(jī)仿真結(jié)果K變換器或J變換器 把LC低通原型變換成只有一種電感元件或只有一種電容元件的低通原型，稱之為變形低通原型。在LC梯形低通原型的各元件間加入K變換器把電容變換成電感，最后得到只有電感的低通原型。在LC梯形低通原型的各元件間加入J變換器把電感變換成電容，最后得到只有電容的低通原型。

2、K變換器工作原理變換的原則: 變換前后濾波器低通原型的衰減特性不變。為此，只要保證變換前后輸入導(dǎo)納（或阻抗）之比為一常數(shù)（從而可保證反射系數(shù)不變，進(jìn)而衰減特性不變）K變換器設(shè)計(jì)公式其中，RA是變換后信號(hào)源的內(nèi)阻；La,1是變換后第一個(gè)串聯(lián)電感值 ； La,k是變換后第k個(gè)串聯(lián)電感值；RB是變換后負(fù)載的阻值。J變換器設(shè)計(jì)公式其中，GA是變換后信號(hào)源的內(nèi)部電導(dǎo)；Ca,1是變換后第一個(gè)并聯(lián)電容值 ； Ca,k是變換后第k個(gè)并聯(lián)電容值 ；RB是變換后負(fù)載的導(dǎo)納。7階Chebychecv變形低通原型濾波器的K值令，K變換器計(jì)算公式中并考慮到， 7階Chebychecv低通原型濾波器中， 最后得K變換器的

3、變比分別為，歸一化變形低通原型濾波器K01K12Kk,k+1Kn,n+1ZL=1歸一化即濾波器的工作帶寬是1Hz。如果，濾波器要求的相對(duì)帶寬為bw，則應(yīng)對(duì)濾波器去歸一化。變形低通原型濾波器轉(zhuǎn)換電路變形低通原型濾波器仿真結(jié)果對(duì)相對(duì)工作帶寬bw去歸一化去歸一化原理：如果，我們需要把在角頻率呈現(xiàn)的阻抗移動(dòng)到角頻率*bw，則電感值需要改變?yōu)長(zhǎng)/bw。電感L在角頻率的阻抗為jL；電感Lx在角頻率*bw的阻抗為j (*bw) Lx；如果，令jL= j (*bw) Lx，可以解出，Lx=L/bw在K變換器計(jì)算公式中，令：由式中解出，對(duì)bw去歸一化變形低通原型濾波器ZL=1歸一化帶通濾波器在前面的對(duì)bw去歸一

4、化低通原型濾波器中用1H電感和1F電容組成的串聯(lián)諧振回路代替原來(lái)的1H電感。就構(gòu)成了一個(gè)諧振頻率為1Hz，相對(duì)帶寬為bw的歸一化帶通濾波器ZL=1對(duì)工作頻率r去歸一化假設(shè)串聯(lián)諧振回路的電感和電容分別為L(zhǎng)1和C1，在頻率的阻抗為：如果工作頻率轉(zhuǎn)移到r，在新頻率新串聯(lián)諧振回路的阻抗為，若新串聯(lián)諧振回路在頻率r與舊回路保持相同的阻抗，則新諧振回路的電感Ls和電容Cs分別為，把=1；L1=1和C1=1代入上式，得：帶通濾波器ZL=1其中：起始頻率中止頻率在串聯(lián)諧振回路中引入串聯(lián)電阻RS根據(jù)電路理論，串聯(lián)諧振回路的Q值為：考慮到， 串聯(lián)諧振回路的電阻為，引入有限的Q0值后，諧振腔的頻率偏移位：有載QL值

5、和無(wú)載Q0值 中間諧振腔：腔體的損耗有兩部分；腔體材料產(chǎn)生的損耗（金屬材料趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的歐姆損耗和介質(zhì)材料tan產(chǎn)生的介質(zhì)損耗）相鄰腔體耦合的能量與外電路連接的腔：腔體的損耗也有兩部分；腔體材料產(chǎn)生的損耗（金屬材料趨膚效應(yīng)產(chǎn)生的歐姆損耗和介質(zhì)材料tan產(chǎn)生的介質(zhì)損耗）與外電路和相鄰腔耦合的能量1-50歐姆阻抗變換器注意：歸一化帶通濾波器的輸入/輸出阻抗均為1 。通常，外接傳輸線的阻抗為50，并且具有一定的長(zhǎng)度。所以，需要在設(shè)計(jì)中考慮外接50傳輸線的變換。用什么表示K變換器ZinZLZ0帶通濾波器等效電路及仿真結(jié)果帶通濾波器仿真結(jié)果建立中間腔體計(jì)算模型A=30mmB=60mmC=120mmR1=

6、5mmR2=6mmR3=8mmL=114.5mmH=15mm計(jì)算結(jié)果1、確定腔體Q0值；2、確定中間腔體的幾何尺寸相鄰腔體的耦合系數(shù)在腔體耦合較弱的條件下，耦合系數(shù)可用下式計(jì)算： K12 = 2(f2-f1) / (f2+f1)在腔體耦合較強(qiáng)時(shí)，耦合系數(shù)用下式計(jì)算： K12 = (f22-f12) / (f22+f12)電路的負(fù)載Q值為： QL = fR / BW3dB 計(jì)算耦合系數(shù)的模型A=30mmB=120mmC=120mmR1=5mmR2=6mmR3=8mmL=114.5mmH=15mmS=27耦合系數(shù)計(jì)算結(jié)果由濾波器的值，確定：有載Q值計(jì)算模型同軸線內(nèi)導(dǎo)體半徑1.5mm同軸線外導(dǎo)體內(nèi)徑

7、3.5mm耦合天線圓盤外徑13mm;厚度4mm耦合天線于園柱表面的距離1.94mmQL計(jì)算結(jié)果1、由腔體QL值確定天線距離；2、確定邊緣腔體的幾何尺寸Initial Filter Design in HFSS Filter Theory :Resonant frequency of the outermost resonators fR1= 400 MHz Resonant frequency of the inner resonators fR2= 400 MHz Loaded Q QL=31.498 Coupling coefficients K12=0.02893 , K23=0.02171 , K34=0.02065 HFSS Calibration:Length of the two outermost resonators = 113.399 mm Length of the five inner resonators = 114.69 mm Antenna distance = 1.879 mmDistances between resonators are 25.513 mm , 28.291 mm , 28.76