微波滤波器的设计与仿真毕设论文 - 图文

这个响应的特点是：在χ=0～1之间，由于切比雪夫多项式是个余弦，故衰减在通带内呈现出等效纹变化，最大值为LAR，最小值为0，即LAR代表的是通带内的衰减波纹的幅度，ε 在χ≥1而单调增大。

χ

ε越小，波纹幅度越小。

3.3 椭圆函数低通原型

椭圆函数低通原型滤波器频率衰减响应的数学表达式是

式中Fn(jw')是椭圆函数，故称为椭圆函数低通原型滤波器。 椭圆函数低通原型滤波器的特点是：在通带0～w'1

?

LAR；在阻带w's

LAS。通带内具有若干个零点频率，阻带内有若干

个极点频率，极点与零点的数目相同。其频率衰减响应曲线如图2.14所示。

三、微波传输线

1. 微波传输线

引导电磁波能量向一定方向传输的各种传输系统都被称为传输线，这些传输

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线起着引导能量和传输信息的作用，其所引导的电磁波称为导波，因此传输线也被导波系统。

在微波工程中使用着各种类型的传输线，例如平行双导线、同轴线、矩形波导、圆波导、介质线、带状线、微带线等等，这些传输线统称为微波传输线。各种类型的微波传输线分别运用于不同的微波工作频段和微波系统工程中，在研究各种类型的微波传输线时都要涉及到一些共同的概念和电特性，例如传播常数、特性阻抗、场结构、临界波数、波阻抗、等效阻抗、功率容量、衰减损耗、工作频带、结构尺寸、制造工艺等等。

2. 微带线

微带线是一种平面结构的微波传输线，由微带线构成的微波电路具有系统集成度高、频带宽、体积小、重量轻、工艺重复性好，成本低等一系列优点，特别是随着微波单片集成电路的发展，越来越显示出它在微波电路设计中的优越性。与波导相比，它的缺点是损耗较大，Q值低和功率容量小。

2.1微带传输线的构成

图3.1

一般来讲，微带线指的是标准微带线，但随微波电路设计和工作频率的要求不同，还有微带线的其它变种。下面重点介绍常用的微带线结构。

（1）标准微带线

标准微带线的结构如图3-1，它是在介质基片上沉积金属导带而成，底面为接地板，上面为导带。中间为介质基片。常用的介质基片有三氧化二铝陶瓷（εr=10~9），复合微波介质（εr=20~2），聚四氟乙烯玻璃纤维（εr3~2）以及石英玻璃（εr=78.3）。标准微带线构成的微波电路一般都安装在屏蔽盒内，通过微带

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—同轴转换接头与系统的其它电路相连接。标准微带线是在微波集成电路中最常用的微波传输线。

（2）悬浮微带线

悬浮微带线的结构是在接地板和微带介质基片之间有一层空气，相对于标准微带线，悬浮微带线的损耗要小，适合于工作在毫米波频段，在毫米波频段，为了防止辐射损耗，常常要外加屏蔽盒，值得注意的是，与标准微带线不同，悬浮微带线的屏蔽盒尺寸直接影响其特性阻抗，悬浮微带线的缺点是微波器件的安装相对来说要麻烦些。

（3）屏蔽微带线

在标准微带线中，虽然也有屏蔽盒，但相对于微带线的条带尺寸来说，屏蔽盒的尺寸要大得多，因此屏蔽盒的大小对微带线的特性阻抗基本上没有影响。但在屏蔽微带线中，屏蔽盒的宽和高离微带线的条带很近，直接影响微带线的特性阻抗，屏蔽微带线主要用于毫米波频段。

2.2微带线的特性阻抗

这里只简单介绍标准微带线的特性阻抗。屏蔽微带线和悬浮微带线可由有关文献介绍的方法来计算。

（1）特性阻抗的计算

标准微带线的特性阻抗的计算方法有多种，有保角变换法，变分法，谱域法等。用保角变换和变分法只能计算出微带线基模（准TEM模）的特性阻抗，不能反映出高次模的影响。但相对于谱域法，保角变换和变分法计算简单，在大多数情况下，可以满足微波电路设计的要求。

微带线特性阻抗的计算方法是，先计算空气介质微带线的单位长电容C01，单位长电感L01和特性阻抗Z01，然后求出实际微带线的有效介电常数，这样就可以得到微带线的特性阻抗，波导波长等，即

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当不考虑高次模的影响时，可以采用下面的经验公式计算微带线的特性阻抗可有效介电常数当W/h≤1时。

当W/h≥1时

0.5≤w/h≤20，εr≤16的范围内，精度优于1%。 在微带线电

路的设计中，一般不考虑金属导带的厚度，当要考虑导带厚度时，可等效于导带加宽为，有如下的修正公式（t≤h,t≤w/2) :

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