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1、 所 有 近 似 設(shè) 計(jì) 方 程 的 精 度 都 隨 著 設(shè) 計(jì) 帶 寬 的增 加 而 惡 化 ， 其 主 要 表 現(xiàn) 有 ：（ 1） 通 帶 內(nèi) 電 壓 駐 波 比 的 波 動(dòng) 超 過 設(shè) 計(jì) 值 ， 特 別是 在 截 止 頻 率 附 近 ；（ 2） 實(shí) 際 制 作 的 濾 波 器 的 帶 寬 以 無 法 預(yù) 知 的 狀 況偏 離 指 定 的 設(shè) 計(jì) 帶 寬 。 本 節(jié) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 消 除 了 上 述 的 第 （ 2） 個(gè) 困難 ， 使 得 實(shí) 際 的 和 設(shè) 計(jì) 的 帶 寬 基 本 相 同 ， 并 且在 很 大 程 度 上 使 電 壓 駐 波 比 的 波 動(dòng) 也 很 接 近 于設(shè)

2、計(jì) 的 要 求 。 在 微 帶 帶 通 濾 波 器 的 近 似 設(shè) 計(jì) 方 法 中 ， 如 果 把 集中 元 件 原 型 的 元 件 值 在 中 心 頻 率 上 用 微 波 元 件 實(shí) 現(xiàn) ，則 得 到 窄 帶 近 似 設(shè) 計(jì) 方 程 。 如 果 在 中 心 頻 率 和 帶 邊 頻率 上 用 微 波 元 件 實(shí) 現(xiàn) ， 則 得 到 寬 帶 近 似 設(shè) 計(jì) 方 程 。 （ 1） 根 據(jù) 濾 波 器 的 通 帶 和 阻 帶 的 衰 減 指 標(biāo) ， 選 擇 出適 當(dāng) 的 歸 一 化 低 通 原 型 。（ 2） 計(jì) 算 表 5-4所 列 各 參 數(shù) 。（ 3） 計(jì) 算 表 5-5的 阻 抗 矩 陣 元

3、 素 和 各 耦 合 線 段 的 偶模 及 奇 模 阻 抗 。 （ 4） 根 據(jù) 偶 、 奇 模 阻 抗 決 定 耦 合 微 帶 線 的 尺 寸 （ 寬 度和 間 距 ） 。（ 5） 按 式 1決 定 耦 合 區(qū) 的 長 度 。（ 6） 根 據(jù) 微 帶 線 開 路 端 的 邊 緣 電 容 ， 對(duì) 上 述 耦 合 區(qū) 的長 度 進(jìn) 行 修 正 。 耦 合 區(qū) （ 段 ） 的 長 度 的 標(biāo) 稱 值 為 四 分 之 一 波 導(dǎo) 波長 。 在 耦 合 微 帶 線 的 情 況 下 ， 由 于 偶 模 和 奇 模 的 相 速不 同 ， 因 此 在 選 擇 耦 合 區(qū) 的 長 度 時(shí) 要 選 用 二 者

4、（ 四 分之 一 偶 模 波 長 和 四 分 之 一 奇 模 波 長 ） 之 間 的 某 一 個(gè) 數(shù)值 ： 式 中 ： f 0是 通 帶 中 心 頻 率 ， 0是 其 對(duì) 應(yīng) 的 自 由 空 間波 長 ， c0是 自 由 空 間 光 速 。 44/ 000 VfVcl（1） 其 中式 中 (vp/c)e和 (vp/c)o分 別 是 每 個(gè) 耦 合 段 的 偶 模 和 奇模 的 相 對(duì) 相 速 ， 可 由 公 式 算 出 和 用 圖 表 查 出 。一 般 限 y 0.25， 可 給 出 較 好 的 結(jié) 果 。在 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 還 應(yīng) 當(dāng) 考 慮 半 波 長 開 路 諧 振 器 在 兩 個(gè) 開

5、路端 上 的 邊 緣 電 容 。 對(duì) 這 個(gè) 邊 緣 電 容 ， 可 以 減 小 諧 振 器的 長 度 來 補(bǔ) 償 。 10,/1/ ycvyycvV opep（2） 設(shè)計(jì)微波帶通濾波器，其指標(biāo)是：中心頻率：f0 = 5.0千兆赫（G H z）通帶寬度：相對(duì)帶寬 ，或 MH z通帶衰減：等于或小于0.1dB。阻帶衰減：在4.75G H z頻率上至少有20dB的衰減。端接條件：兩端均為50的微帶線（ZA = ZB = 50）%50 12 f ff 25012 ff （1）確定低通原型：選用0.1分貝波紋的切比雪夫原型。該低通原型濾波器的階次n，可以利用變換式在本例情況下，BW = 0.25G H

6、 z，f0 = 5G H z，f = 4.75G H z，由此得到查出，n = 4。歸一化低通原型的元件值為：g 0 = 1，g1 = 1.1088，g2 = 1.3061，g3 = 1.7703，g4 = 0.8180，g5 = 1.3554 ffffBWf 0001 21 （2）計(jì)算表5-4所列各參數(shù)：75.87205.0121 74.1275.87tan21 l948.0088.11 11 G 948.03554.1818.0 15 G83.03061.11088.1 1 2 G 658.07703.13061.1 13 G83.0818.07703.1 14 G 濾波器采用對(duì)稱的耦合微

7、帶線結(jié)構(gòu)，因此兩末端選擇 0733.064.13174.12948.0 12121 lGh 1511111 AA 257.0948.00733.0512112 AA 15 22122 AA 934.064.13 74.12411311211 AAA 0608.075.87sin83.064.131412212 AA 0482.075.87sin658.064.131312 A （3）計(jì)算表5-5中阻抗矩陣元素和偶、奇模阻抗： 1522122511111 ZZZZ 257.0512112 ZZ 934.0 411311211 ZZZ 0608.0412212 ZZ 0482.0312 Z 各耦合

8、段的偶、奇模阻抗的計(jì)算結(jié)果列于表5-6中。表5-6 各耦合的偶、奇模阻抗計(jì)算值耦合段編號(hào) 1 2 3 4 5 歸一值 1.257 0.995 0.982 0.995 1.257 偶模阻抗Z0e 實(shí)際值 62.85歐 49.75歐 49.10歐 49.75歐 62.85歐 歸一值 0.743 0.873 0.886 0.873 0.743 偶模阻抗Z 0o 實(shí)際值 37.15歐 43.65歐 44.30歐 43.65歐 37.15歐 選用r = 8.8的陶瓷材料作為微帶濾波器的基片，其厚度h = 0.7毫米，根據(jù)表5-6的數(shù)據(jù)，可計(jì)算出各耦合微帶線的尺寸，如表5-7。 （5）決定每個(gè)耦合區(qū)的長度

9、：首先需計(jì)算每個(gè)耦合區(qū)的偶、奇模相速，然后根據(jù)式（2）計(jì)算V值，最后按式（1）算出每個(gè)耦合區(qū)的標(biāo)稱長度。每個(gè)耦合區(qū)的偶、奇相速可以利用下圖近似估計(jì)出來。 表5-8 各耦合微帶線長度的計(jì)算 耦合區(qū)編號(hào) 1 2 3 4 5 (vp / vo)e 0.385 0.386 0.386 0.386 0.385 (v p / vo)o 0.428 0.412 0.412 0.412 0.428 V 0.396 0.392 0.392 0.392 0.396 l, 毫米 5.94 5.87 5.87 5.87 5.94 耦合區(qū)的奇偶模相速 （6）邊緣電容的修正：具有開路終端的每條微帶線應(yīng)減小的長度lk1,k

10、，可從（3）算出。對(duì)于第1和5耦合區(qū)，l01 = l45 = 0.36h = 0.252毫米，其余耦合區(qū)長度的修正量為l12 = l23 = l34 = 0.38h = 0.266毫米。e為微帶線有效介電常數(shù)。 8.0/ 264.0/258.0 3.0412.0 hwhwhl e e（3） 由此得所設(shè)計(jì)的半波長開路諧振器平行耦合濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸的匯總表，其標(biāo)注如右圖。 實(shí)際制成的該濾波器的實(shí)物照片如圖5-31所示。 圖5-31 例示的半波長諧振器平行耦合濾波器的實(shí)物照片 測(cè)試頻率特性。 半波長微帶諧振器平行耦合濾波器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，但頻率較低時(shí)占用基片面積大。在低頻應(yīng)用時(shí)，縮小基片占用面積的途徑有二，一是用高介電系數(shù)的基片，二是把平行耦合結(jié)構(gòu)改為圖示發(fā)夾型結(jié)構(gòu)。 5級(jí)契比雪夫型濾波器，工作頻率905MH z，基片厚度2mm，相對(duì)介電系數(shù)為80，損耗正切約0.0002。在40MH z帶寬范圍內(nèi)，插入損耗、反射損耗分別優(yōu)于3dB和17dB。