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因而很难达到统的最佳形式。

本文从理论上对此种滤波器做些基本的描述，并通过设想与前人总结的些理论计算，及软件的精确仿真，总结出此种滤波器的些设计规律和方法。

介质腔体滤波器的理论设计滤波器基本原理理想的滤波器应该是这样的种二端口网络在通带内它能使微波信号完全传输，而在阻带内它使微波信号完全不能传输。

然而我们只能设计个尽可能接近理想滤波器特性的滤波器。

与其他微波器件样，对于微波滤波器同样也有两类问题需要研究，是分析，二是综合。

已知滤波器的电路结构和元件参数，计算它的工作特性，这属于分析问题与此相反，从预定的工作特性出发，确定滤波器的电路结构和元件数值，这过程则属于综合问题。

在实际工作中遇得较多的是综合问题。

滤波器的综合设计般包括四个环节根据系统要求确定滤波器的工作特性，选择适当的描述上述工作特性的逼近函数的数学表达式，确定滤波器的集总参数的网络结构，选择合适的微波结构予以实现。

下面将详细介绍滤波器设计的般流程。

滤波器设计般流程般的滤波器都可以看做是个二端口网络，按照微波系统的要求，可以确定滤波器的工作特性。

工程上习惯于用插入衰减来描述滤波器的工作特性。

定义为当网络输出端口接匹配负载时，网络输入端口的入射功率与负载所得到的功率之比，常用对数表示为按照滤波器插入衰减的频率特性不同，般将滤波器的工作特性分为四类低通高通带通和带阻。

本论文的指标为带通滤波器。

对于个微波滤波器有下列几项主要技术指标通带载止频率和通带最大插入衰减阻带边界频率和阻带最小插入衰减寄生通带插入相移和时延频率特性所谓插入相移是信号通过滤波器后所引入的滞后相位，即网络散射参数的相角，它是频率的函数，随着的变化曲线即为滤波器的插入相移频率特性。

对于不同类型的滤波器，我们并不需要自始至终地进行综合设计，简单的方法是将低通原型滤波器分析清楚，然后利用频率变换将低通高通带通带阻滤波器变换成低通原型来综合设计。

在工程上只能用些函数去尽量逼近理想的衰减特性。

常用的逼近函数有三种最平坦函数切比雪夫多项式和椭圆函数。

这三种逼近函数分别形成低通原型滤波器的三种衰减频率特性，而与之对应的滤波器分别称为最平坦式滤波器切比雪夫式滤波器和椭圆函数式滤波器。

这三种逼近函数所形成的衰减频率特性各有特点，其中最平坦式的特性表现为插入衰减随频率的增加而单调增大，但随频率的增加的速率比较缓慢，即由通带过渡到阻带的频带比较宽，这是它的不足之处。

切比雪夫式的特性表现为通带内衰减量有等起伏变化，通带外衰减量单调增大，与最平坦式的特性相比，其过渡带较窄，即由通带过渡到阻带比较陡。

椭圆函数式的特性表现为无论是在通带内还是在通带外，衰减量都有起伏变化，它的过渡带更窄，其带外衰减的上升斜率在三种滤波器中为最大，但由于其电路结构复杂，元件数目多，因而不及前两种滤波器用得普遍。

当逼近函数选定后，运用数学运算可得出由电感和电容等集总参数元件所构成的梯形网络结构。

如何将滤波器的梯形网络结构在微波工程中具体实现是微波滤波器不同于低通滤波器的关键问题。

在微波工程中，研究的是分布参数电路，据工作频段及功率容量的不同要求选择不同的微波传输线形式，确定它们的形状和尺寸，用它们具有的分布参数去替代上述梯形网络中的集总参数。

图滤波器设计流程图由低通原型滤波器到耦合谐振腔滤波器的变换低通原型滤波器是设计各种微波滤波器的基础。

所谓低通原型滤波器，是实际的低通滤波器的频率对通带截止频率归化，各元件阻抗对信源内阻归化后的滤波器。

在此就应用最为广泛并为本设计所应用的切比雪夫式滤波器的设计过程进行讨论。

切比雪夫式低通原型衰减频率特性的表达式为与及的关系即为等波纹式低通滤波器插入衰减频率特性图如下图滤波器规格的定义滤波器电路的选择满足滤波器的转移函数的构成滤波器电路中元件值的计算具有耗尽和容差的滤波器性能的分析它满足规格吗否是构成和测试实验室模型否图等波纹式低通滤波器插入衰减频率特性图由图可知，其特点是通带内的零点个数等于。

当为奇数时曲线过原点，当为偶数时则不过原点。

据切比雪夫多项式在自变量不同值域内具有不同形式的特点，可写出通带和阻带内的插入衰减表示式分别为在截止频率处，因而的界面。

除了直观的视窗特性外，图形项目树提供了广为熟知的设计流程的传统风格。

利用接口，设计师可将和现有的和设计流结合起来。

利用与，以及的接口，还可链接到外部的设计流，从而支持及实现精确的宽带电路仿真。

全参数化的电路模型还可支持在和其它电路与系统设计工具中进行精确的高频电路设计。

自动化能进行全面的全参数化设计，从几何结构材料特性到分析控制及所有后处理。

该软体强大的参数化三维建模能力和高性能的图形能力，大大节省了工程师的设计时间。

直观的分析设置和高级的分析控制确保在全自动化方式下获得设计师所希望的设计结果。

利用可自动实现最优化和参数化扫描设计，且很容易在桌面上同项目树中直接访问进入。

在优化设计分析技术中增强了敏感性分析和统计分析功能，其利用参数化分析能力自动设计分析制造公差带来的性能变化。

用户化有多个机制允许工程师们根据自己的需要去制作用户特定的设计流程。

视窗对话方块工具栏甚至菜单均可被用户通过配量缺省来支持个性化参数定义。

使用者可通过主菜单工具栏项目树和文本栏来灵活操作界面命令。

另外，通过脚本语言和全面控制和专用化定制。

脚本也能支持强大的宏记录，可以用来定义参数化几何结构，执行用户分析流程或控制从开始到结束的整个设计流程。

腔体介质滤波器的工作原理下面以两腔谐振器滤波器为例说明此种滤波器的工作原理三维电场分布。

可以看见场在两个介质环处集中。

度时电场幅值的等高图度时度时由图我们可以看出，如前面所述，能量是在截止波导中以波的方式经探针，由两个谐振器，探针依次传递过去，此图也是判断滤波器设计是否成功的个依据，同样也为滤波器的设计提供了方便，使之更加直观化，后面在仿真部分我们还会作进步的分析。

腔体介质滤波器仿真过程前面已对滤波器的基本参数进行了分析和计算，将分析与计算的数据在模型中表现出来，是仿真的主要工作。

而对波形的分析与模型的修改是设计滤波器的关键，也是对滤波器进行调试的关键。

绘制仿真模型按照计算出的数据，用仿真软件绘制仿真模型如图所示，所绘模型和实物基本致，设置模型中所用材料的基本参数如介电常数等，如振子和支架的介电常数前面已有说明，特别需要注意的是矩形波导为良导体，探针的参数是绘制模型的关键，由于接头是个输入输出特性阻抗为的装置，也正是这个接头才使滤波器能够与外电路达到匹配，从而使传输功率最大。

接头的设计要以实物为参考，绘出基本结构，并设置材料的介电常数，确保输入输出特性阻抗为，使仿真与实物尽可能的致。

图滤波器仿真模型图进行仿真设计在进行仿真设计之前我们还需对仿真的其它参数进行设置，如仿真的频率段仿真精度仿真步数仿真方式等多种参数，这些参数决定着仿真的时间效率与精度。

因此准确地选择这些参数会给仿真带来大大的方便。

在对这些参数设置之后就可以对模型进行仿真了。

仿真波形的分析与模型的修改对仿真波形的分析是设计的关键也是对模型进行修改的前提，只有准确地把握波形才能对模型做出正确的判断，对于腔体介质滤波器的波形虽然与其它滤波器的波形没有太大的区别，可以准确地分析出波形的耦合与频率，但是在对模型的修改却是非常困难的，由于此滤波器与其他滤波器在形式和调试方法上的不致性，也就使对此滤波器的修改要有新的思路，前面已提到过关于此滤波器耦合上的问题，即螺钉对耦合的影响，而实际上在此滤波器频率上的问题也是不容忽视的，按照目前我厂的由制作的多腔组合式滤波器，般来说中间振子的频率要低于两边振子的频率，而腔体介质滤波器却不同，它要求所有的振子频率致，这对滤波器的调试也有很大的指导意义。

仿真经验总结由于仿真此种滤波器的难度相对较大，在仿真过程中总结了大量的经验由腔腔等较简单的模型开始进行仿真，不断总结这些模型仿真过程中的经验，如螺钉在调节耦合是起增耦合还是减耦合作用的问题就是通过简单模型的快速实现来完成的。

参考多种模型，进行大胆猜测，找到较快捷的设计方法，如在确定腔体滤波器内部结构的问题时我们参考了大量的模型资料，以求找到增加耦合和减小的耦合的有效方法。

通过对滤波器模型的调整及波形的变化的比较分析，来实现快速设计方法，如在设计中将参数的变化对应的波形变化通过手绘，电脑记录等方法来找到套行之有效的调试方法。

④突破现有经验的束缚，勇于实践，大胆猜测。

特别是在对新种滤波器的设计过程中，特别要注意这点，在此滤波器的设计中，我们突破了螺钉对耦合影响的概念，摆脱了谐振器频率排布与滤波器波形关系的束缚。

经过段时间对此滤波器的了解，在设计过程中慢慢地也掌握了定规律，这是此滤波器设计成功的关键所在。

其仿真波形如下图滤波器仿真波形图腔体介质滤波器的生产与调试介质谐振器与截止波导的生产由前面的仿真波形可以看出波形并不完美，这是因为在设计过程中没有办法对耦合进行准确地判断，对耦合距离点点的移动，都会对波形产生较大的影响。

在波形不是非常满意的情况下进行生产，也是考虑到仿真参数对波形的影响以及仿真的效率相对较慢等因素。

因此决定在生产调试产品之后再来将调试参数反馈给模型，以达到较好的效果。

对于整个滤波器的生产，以生产介质谐振器和截止波导为主，下面来详细说明介质谐振器和截止波导的加工过程。

图为我厂介质谐振器的工艺流程图，本滤波器中所用谐振器的材料为介电常数为的材料，压滤也只是针对材料而言的，它的目的是加快干燥速度，而材料如果直接在混料后进行干燥需要时间太长，所以在干燥之前先对其进行压滤喷雾造粒也仅是针对干压成型而言的，而所有的介质谐振器都是干压成型的滚磨是所有滤波器和谐振器都需的工序，但是它们的作用是不样的，对于需要电镀的滤波器，滚磨方面是为了有利于金属化，另方面也是为了防止棱角因摩擦而脱落，而介质谐振器经过滚磨方面是为了厚度研磨尽量避免边共页底图总号旧底图总号日期数量制图更改标记更改单号签名媒体编号成型喷雾造粒粉碎日期描图签名批准设计复核标准化第页幅面分频先行试验清洗波段谐振器工艺流程图预烧压滤干燥混料配料材料准备厚度粗磨滚磨中转仓库介质波段谐振器产品名称产品图号名称工艺流程图图号先行试验细磨成烧厚度精磨