第7章射频微波滤波器2.ppt

矩形系数 定义为60dB带宽与3dB带宽的比值，描述滤波器在截止频率附近的陡峭程度。,品质因数Q,定义：在谐振频率下，平均储能与一个周期内平均耗能之比。,1）、有载品质因数,定义：当功率损耗为外接负载上的功率损耗和滤波器本身的功率损耗总和时，得到的品质因数。,有载品质因数 可以变换为,空载滤波器的特征：,带宽计算：,品质因数：描述特定谐振电路结构的内在能耗特征！,串联谐振电路的三种品质因数,外品质因数：,品质因数：,电场和磁场的平均储能相等。,由,得到储能为,外部功率损耗为：,得到,固有品质因数：,有载品质因数：,例 已知,求：有载品质因数，固有品质因数和外品质因数；信号源输出功率；谐振状态下负载吸收的功率；谐振频率附近20频带内的插入损耗。,解：谐振频率,外品质因数：,固有品质因数：,有载品质因数：,信号源的最大资用功率,谐振状态下负载得到的功率：,插入损耗随频率偏移的影响,归一化频率偏差,也称为相对带宽,BW=350MHz,3dB,在微波时滤波器设计遇到的问题:1、电感和电容很难实现，且必须用近似值；2、需要用分布参数实现。,用一段短路线实现电感用一段开路线实现电容,对于一段短路线,如果选取线长：,1 Richards变换,电感时：,电容时：,对于一段开路线,用一段长度为/8，特性阻抗为L的短路线 实现电感。用一段长度为/8，特性阻抗为1/C的开路线实现电容。,2 单位元件,电长度为特性阻抗为双端口网络,3 Kuroda恒等变换,采用冗余传输线段，可实现微波滤波器；将串联短截线变换为并联短截线，或者相反；将不能实现的特性阻抗改成较易实现的特性阻抗。,对第四规则证明：,左边,右边,因为,左边,右边,4 设计举例,步骤：,1、选择归一化滤波器参数,2、用/8传输线替换电感和电容Richards变换,3、用Kuroda恒等变换将串联变换为并联,4、反归一化并选择等效微带线,低通滤波器设计,一、输入、输出阻抗为50，截止频率为3GHz，波纹0.5dB，频率为6GHz时损耗大于40dB。,1、由要求确定滤波器的节数N=5，选择型结构。,2、再做阻抗变换和频率变换,2、用微带线实现,用开路线实现电容用短路线实现电感,3、应用Kuroda规则，使串联短路线变为并联开路,用相对介电常数为2.7，基板厚度为1mm的板材实现,二、输入、输出阻抗为50，截止频率为4GHz，波纹3dB的低通滤波器，频率为8GHz时损耗大于20dB。,1、由要求确定滤波器的节数N=3，选择T型结构。,2、用微带线实现,用开路线实现电容用短路线实现电感,3、应用Kuroda规则，使串联短路线变为并联开路,三、带阻滤波器,1、用LC并联谐振电路替代串联电感；,2、用LC串联谐振电路替代并联电容；,问题：,串联电容无法用/8开路线实现。,解决：,1、用/4终端短路线，输入阻抗为无穷大，等效于LC并联谐振；,2、用/4终端开路线，输入阻抗为0，等效于LC串联谐振。,带阻滤波器的映射关系,阻带宽度,带宽系数,阻带中心频率,归一化频率1映射到阻带的低端截止频率L,归一化频率1映射到阻带的高端截止频率U,归一化频率映射到阻带的中心频率0,带阻滤波器设计要求：输入输出阻抗为50，具有最大平滑特性的3阶带阻滤波器，中心频率4GHz，阻带宽度2GHz。,1、归一化系数,2、Richards变换用/4线实现,用相对介电常数为2.7，基板厚度为1mm的板材实现,