微波滤波器课程设计

Coddgodd?2?fC?Zo,geven?ZoLeven?2?fc

（2）切比雪夫I型(Tchebyshev Type-I Lowpass Filter) 步骤一：确定参数。

电路阻抗(Impedance): Zo(ohm)

截止频率(Cutoff Frequency): fc(Hz) 阻带频率(Stopband Frequency): fx(Hz)

通带纹波量(Maximum Ripple at passband): rp(dB)

阻带衰减量(Minimum Attenuation at stopband): Ax(dB) 步骤二：计算元件级数(Order of elements,N).

?1?Mag2?arccos?22?Mag??????N?fxarccos()fcMag2?10?Ax/10 ， 其中

??102rp/10?1

N取最接近的奇整数。

采用奇整数是为了避免切比雪夫低通原型在偶数级时，其输入与输出阻抗不相等。 步骤三：计算原型元件值(Prototype Element Values,gk)：

g1?

2A1??K?2,3,...,N

4AK?1AK?2gK?,gK?1?BK?1 其中

?1?1?1????cosh?cosh????????Nrp?????ln?coth,??sinh17.37?2N??

(2K?1)?AK?sin,K?1,2,...,N2NK?BK??2?sin2()N

步骤四：先选择串L并C型或并C串L型，再依据公式计算实际电感电容值。

（a）串L并C型

Lodd

godd?Zo?2?fC,gevenCeven?2?fc?Zo

（b）并C串L型

Coddgodd?2?fC?Zo,geven?ZoLeven?2?fc

（3）带通滤波器设计方法： 步骤一：确定参数。

电路阻抗(Impedance): Zo(ohm)

上通带频率(upper passband edge frequency): fPU(Hz) 下通带频率(lower passband edge frequency): fPL(Hz) 上截止频率(upper stopband edge frequency): fXU(Hz) 下截止频率(lower stopband edge frequency): fXL(Hz) 通带衰减量(Maximum Attenuation at passband): AP(dB) 阻带衰减量(Minimum Attenuation at stopband): AX(dB) 步骤二：计算元件级数(Order of elements,N) 。

?fo2?1?X1???fXL??f??BWPass?XL?

?X?MIN(?X1,?X2)

其中

,?X2?fo2?1???fXU?f???BWXU?Pass?

fo?fPL?fPU,BWpass?fPU?fPL

（a）巴特渥兹型(Butter-worth)

?10Ax/10?1?0.5?log?Ap/10?10?1??N?， N取最接近的整数。. log??X??1?Mag2?arccos?22?Mag??????N?arccos(?X) （b）切比雪夫I型(Tchebeshev Type)

，N取最接近的奇整数

步骤三：计算低通原型元件值（Prototype Element Values,gk）

其公式如前所示。并选择串L并C型或并C串L型，计算出实际电容（Cp）、（Ls）值。 （a）串L并C型

Lsoddgodd?Zo?2??BWpass,gevenCpeven?2??BWpass?Zo

（b）并C串L型

Cpoddgodd?2??BWpass?Zo,geven?ZoLseven?2??BWpass

步骤四：计算带通原型元件变换值。

由低通原型实际元件值依据下列变换对照表计算出带通原型实际元件值，并用带通原型变换电器取代低通原型电路元件，以完成带通电路结构。

图1(a) N=5 串L并C型低通滤波器电路原型

图1(b) N=5并C串L型低通滤波器电路原型

图1(c) N=5 串L并C型带通滤波器电路原型

图2

为了描述滤波器的滤波特性，一般常用的是插入衰减随频率变化的曲线。插入衰减的定义为：

LA?10logPiPL

式中Pi为滤波器所接信号源的最大输出功率，PL为滤波器的负载吸收功率。

微波滤波器的主要技术指标有：工作频带的中心频率、带宽、通带内允许的最大衰减、阻带内允许的最小衰减、阻带向通带过渡时的陡度和通带内群时延的变化等。

滤波器的结构是：在一特性阻抗为Z0的传输线上，每隔l/4的距离就并接一个电抗性元件(它的实际结构可以是短路支线、膜片或螺钉)，设其阻抗分别为Z1、Z2、Z3、Z4、Z5和Z6，RL是滤波器所接的负载。 电容加载型同轴谐振腔 电容加载型同轴谐振腔如图3所示。

图3

谐振条件：

%?B%?0B12