1、拉,亨利。现在希望在电源内阻欧姆,下降点在的情况下,来实现这个滤波特性。于是。利用上列各式就得欧姆。画成最后的电路图如图所示。图作为本小节的结束,让我们结合下列的滤波器进行计算,作为实例。设要求个通带滤波器,其性能为在中心频率的驻波比在的变换器损耗带宽大于,同时小于在内平坦度在以内止带衰减在上,。第和第项指标涉及到元件的损耗,我们暂时将它撇开,这里我们以最大平滑滤波为例,它的中心频率。Ⅰ设计截止频率和相对带宽等根据要求,设截止频率等于截波,得中心频率相对带宽为这是个频率比较窄的滤波器。Ⅱ选择元件数元件数取决于要求的第项和第项。要求提出在的频率上,。这两个频率实际是首先我们得把这两个频率转换为它们所对应的母型滤波器频率和。因为换算后,更靠近零,我们只需要考虑。根据这个数据,我们可以在附图的。
2、了微波滤波器的特殊性,当然作为滤波器,它和其他滤波器具有许多共性这就是我们第部分所讲的内容。微波传输线有多种形式同轴线波导微带线等等就拿微带线来说,实际采用的也有几种不同的结构。同轴线和微带线传输波型波导只能传输波或波。加上机械结构的不同,这就决定了不同的微波滤波器各有其特殊性。下节首先讨论微波滤波器的共同点,然后再分析波导滤波器的特殊性。第二部分微波滤波器微波滤波器的频率特性从图可以看出,带通滤波器的组成部分是许多串联谐振回路和并联谐振回路。以前已经学过,各种开路和短路的传输线段都具有串联谐振特性和并联谐振特性。人们自然会想到应用传输线谐振器作为带通滤波器的组成部分,而且实际也是这样做的。可是,传输线理论也指出传输线谐振具有两个特点多谐性传输线谐振器具有许许多多谐振频率,所以当频率改变。
3、数来表示根据矩阵的定义先求端接上负载时,端的输入阻抗这样图五所示的网络就转化为图那样。该电路的电压和电流的关系式是很容易求得的。图当时，因为,对于纯电抗网络,当频率时,只有和是纯虚数,而和是实数。所以,就是个复数。于是又可以把它表示为这个公式是极其重要的个关系式,它所要满足的条件在我们般要讨论的问题中,很容易达到。这是因为作为个传输系统总是希望把大部分功率传到负载上去的,所以总是想尽办法使电流和负载匹配。这里要提的另个问题是为什么在公式的推导中,用的是,而不是具体值。呢回答是这样可以简化我们的讨论。这也是网络分析的个极重要的结论阻抗归化。二电压传递函数的阻抗归化人们对大量的具体电压传递函数进行分析后,总结出个重要的特性。如果网络中的每个的阻抗乘上个常数因子后,那么,这个网络源内阻的参数,。
4、曲线上查找。查到的曲线给出,已可以满足需要。故母型滤波器应由个元件组成。这个步骤当然也可以用公式推算,不过麻烦些而已。取时,验算要求,完全可以满足而有余。Ⅲ母型低通滤波器在决定取以后,我们便可以应用公式直接得到母型低通滤波器如图所示。Ⅳ换算成带通滤波器如果所要设计的滤波器系由集总参数的元件组成,到了这里人们便可以根据上步所得的母型低通滤波器,应用式和式,把它换算成图所示的带通滤波器,这就是设计结果。可是对于微波滤波器来说,工作似乎只进行了半,还有个怎样把图的电路具体化的问题,即采用什么结构才以获得与图的电路大致等同的效果。这个问题就是第二部分的内容。图图第二部分微波滤波器引言微波滤波器,由于微波的特殊性,微波电路所采用的元件在结构上和普通电路所用的元件是截然不同的。元件结构上的这种差异引。
5、为构成滤波器的元件多少总带有点损耗，如电感中的电阻，电容中的漏阻等。另方面，由于设计上的考虑，有时故意要在通带内不能完全为零。故衡量滤波器效能的另准则是在曲线从通带过渡到止带的上升程度相同的情况下，在通带内的大小究竟怎样。对以上两点的要求越高，滤波器所需用的元件越多，这将带来生产工作和造价的增加。所以，对于实际设计，应根据具体情况进行全面的考虑，只要滤波性能能够满足所提出的要求，那便没有追求曲线上升过分陡峭的必要。问题在于能够完成任务，这也就是我国老话杀鸡用不着牛刀的意思。第部分滤波器设计滤波器设计的两种出发点滤波器的设计当前有两种不同的出发点。种称为镜象参数法。它以滤波网络的内在特性为根据。是人们向用来设计滤波器的老办法。这种方法的特点是根据滤波网络的具体电路,用分析的方法推算出变换器。
6、波长的函数关系,把所给出的切频率数据转变为导内波长数据。下面我们就来对自由空间频率变化和波导内的导内亦叫波导波长波长变化之间的关系进行研究。这里要用到函数的微分。般的滤波器的指标,都是以工作频率的形式给出的。但是在波导内,电磁波是以横电波波或横磁波波的形式传输的。例如常用的波,它可以看成是电磁波在波导窄壁上来回反复的结果,所以它在波导内是以波导波长来表征它的波长的。和电磁波的自由空间中的波长又不同,两者之间有下列关系其中是波导波长,是自由空间中波长,是波导管的宽边尺寸,在波导中传波时,和的关系就是这样。我们首先来看电磁波的自由空间波长的变化和波导内的波导波长变化之间的关系。我们对上式两边取微分,则有整理后得用来除两边,则有这个公式说明,波导波长的相对变化率和自由空间波长的相对变化率之间,。
7、探的手续。它的缺点是需要用到比较难深的网络理论。但是,这个缺点是可以弥补的,因为只要当把满足各种要求的母型滤波器设计出来以后,后来的设计手续变成了简单的查表读图和应用浅近数学方法换算数据,从实用角度来说比镜象参数法还要简单得多。第部分滤波器设计综合法滤波器引言恩格斯说过没有分析就没有综合。要讨论综合法滤波器就需要从分析滤波器入手。综合法滤波器设计又名插入损耗法。这就是说插入损耗是该设计法的核心。现在需要弄清楚什么是网络分析和什么是网络综合网络分析给出个具体网络,要我们求出这个网络的传递函数。网络综合它是网络分析的逆过程。给出个具体的传递函数,要我们求出这个网络的电路形式和各种元件的数值。网络综合的确比分析个具体电路要复杂得多。而且涉及的数学公式又多又难。但是它又是个把数学用于工程问题的个。
8、传输线谐振器还有多模性允许多个模式同时工作的可能性,而旦出现了高型波,器件的正常工作便受到影响,微波滤波器的滤波性能受到定的限制。所以,般是要避免出现高型波。但是,事情总是两方面的,目前也有用多模做成的滤波器,这就是利用了高型波。同轴线和微带线传输波,并不存在截止波长的问题。所以这两种传输线的低通滤波器具有真正的低通特性,即频率为零直流至频率等于所设计的截止频率的信号都是可以顺利通过这种滤波器。但是空心波导所传输的是波或波,这里存在个截止波长注意波导的截止波长和滤波器的截止频率不是个概念。所以,波导低通滤波器的低通概念和般滤波器不同,直流是肯定通不过的。也正是因为波导所传输的是波或波,直接决定器件特性的参数是导内波长,而不是。所以在波导滤波器的设计中,首先应根据波导的具体尺寸和频率与导内。
9、损耗的特性。然后再将这些具体电路拼凑起来,使总的特性满足所需要的技术要求。用这种方法设计出来的滤波器般为式滤波器和式滤波器等。这种方法的优点是理论根据简单。它的缺点是在分析过程中没有考虑外接负载的影响,故在具体的设计要求提出后,需要反复试探,才能得到设计结果这对于缺乏经验的工作人员来说,是颇费时间的。另种方法从插入损耗入手,它是近年来应用的很多的设计方法。这种方法的特点是根据所提出的技术要求,决定插入损耗在时也就是娈换器损耗与频率的函数关系,然后根据这个函数关系,应用网络理论综合出具体的电路结构。所以这种方法和前面的种方法正好是相反的这种方法根据要求推求电路,而镜象参数法则是应用已知的特性电路拼凑出满足要求的结构。这种方法的优点是设计准确,而且设计是已经考虑到外接负载的影响,无需经过多次。
10、它也有灵活的含义当即图的情况时,就是电源内阻。但当即图的情况时,切代表电源的内部电导在这种情况下,电源用等效电流源来表示。反映负载的参数,亦有灵活含义当时,表示负载电阻但当时,切代表负载的电导。所以采用这样灵活的含义,是使算出的数据表既适用于图,也适用于的电路。通常表所列的数据大都是在和的条件下计算出来的,当实际情况不符合以上条件时,必须对表的数据进行变换,才能符合实际情况。实际上就是把母型滤波器仅归化成别的阻抗电平和频率标度,只要用下列变换式就行。这些方程中带撇的量是归化母型中的量,不带撇的量对应于有标度电路的量。如前面讨论所指出的,本章的原型有或。这和以前讨论的结论是致的。对应以及。我举个实例来说明这个过程,假定有个低通母型最大平滑滤波器,节数,则查出其低通母型的元件值为欧姆,亨利,。
11、极好例子。所以我们还是决定详细地讲讲。我们相信这会对同学们有好处的。二端对网络的电压传递函数工程设计中遇到的实际电路,大多可以用图五所示的二端对网络来表示。图五的左方代表个实际的电压源,是它的电动势,是它的内阻。右边的代表负载。根据问题的不同和可以取得种种不同的数值,因为人们需要解决的实际问题是多种多样的。图这样的两端对网络主要是用作传输系统。既然如此,人们首先注意的问题是它在外力作用下,输出端会产生什么效果。譬如说,当输入端加上激励电压,或送进激励电流时,接于网络输出端的端载上的电压或流过上的电流都是很重要的响应,我们把之比称为传递函数。学过两端对网络理论,我们当然就希望用网络理论来推导这个电压传递函数。考虑到网络内元件的复杂性,我们就用通用矩阵来推导这个传递函数。图五所示结构用矩阵的。
12、时,微波带通滤波器所用的传输线谐振器将多次出现谐振现象,而这种情况是集中参数的回路所没有的。由于谐振现象的反复出现,微波带通滤波器的滤波特性将发生改变。其具体体现就是通带和止带在频率轴上不断交替出现。如果我们将器件损耗与频率的关系绘出来,将会获得图所示的情况。对于集中参数带通滤波器,这种情况是不会出现的。设计个通带便只有个通带,在微波滤波器中,第二通带实际上还存在第三第四等等通带的出现可能关系到设计的成败,是个值得注意的问题。低通和高通滤波器所用的元件是单独的电感和电容,这在集总参数电路内是很容易获得的,但在微波传输线上却不这么容易,而且根据传输线形的不同,体现的难易程度也不样。般来说,半集中参数即大致具有集总数性质的电感和电容在微带线上较容易实现,同轴线次之,在波导内便要比较复杂的结构。
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毕业论文：滤波器的设计