高性能波导低通滤波器的设计

论文摘要

雷达等微波高功率设备有向更高的峰值和平均功率方向发展的趋势,但高功率发射机难以达到高的谐波谱纯度,其辐射向空间的谐波能量仍可能达到甚至超过临近电子通讯设备的工作功率,因此需要采用波导谐波滤波器吸收其高次谐波能量。传统的阶跃阻抗低通滤波器的带外特性比较差,只能抑制1.5倍截止频率的谐波。本文在集总分布参数滤波器原理基础上,设计了一种b边渐变皱褶波导低通滤波器。通过变换b边的高度来提高谐波抑制能力,使得滤波器能够抑制2.5倍截止频率的谐波,大大提高了滤波器的带外抑制能力,而且具有设计方便、加工简单和调试容易的特点,在国内相关文献中未见相关结构波导滤波器的报道。本文的主要工作概括如下:1.系统的分析了微波滤波器的设计理论,主要包括低通原型滤波器、频率变换、倒置变换器以及滤波器的插入损耗,并对滤波器的设计思想进行了系统的总结。2.介绍了滤波器谐波抑制的一般方法,讨论了集总分布参数法提取滤波器原型元件值的具体方法。用波导结构的实现了并联电容和特性阻抗传输线,并对并联电容进行相位的精确修正。3.结合具体的设计指标要求,分别设计了17阶和7阶渐变皱褶波导滤波器,利用电磁仿真软件CST对滤波器进行了仿真和分析,确定最佳尺寸。加工了7阶波导低通滤波器,进行了测量,对测量结果和仿真结果进行对比研究,分析了误差原因,提出改进措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 滤波器的概述
• 1.2 几种常见的矩形波导
• 1.3 抑制谐波的意义及几种实现方法
• 1.4 本文的内容安排
• 第二章 滤波器设计基础
• 2.1 滤波器的分类和参数定义
• 2.2 滤波器的传输函数
• 2.2.1 最平坦响应
• 2.2.2 切比雪夫响应
• 2.2.3 椭圆函数响应
• 2.3 低通原型滤波器（LPF）
• 2.3.1 最平坦低通原型滤波器
• 2.3.2 切比雪夫低通原型
• 2.3.3 椭圆函数低通原型滤波器
• 2.4 低通滤波器频率转换
• 2.5 阻抗导纳倒置变换器
• 2.6 本章小结
• 第三章 矩形波导谐波抑制分析
• 3.1 TE模在矩形波导内的传输
• n0在波导中的传输'>3.2 高次模TE_n0在波导中的传输
• 3.3 谐波抑制方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 集总分布参数波导滤波器的综合
• 4.1 公比线
• 4.2 集总分布参数低通滤波器的综合
• 4.2.1 传输和反射函数多项式推导
• 4.2.2 网络参数综合
• 4.2.3 集总分布参数原型波导实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 抑制高次谐波渐变皱褶波导滤波器的设计
• 5.1 17 阶渐变皱褶波导滤波器的设计
• 5.1.1 未进行修正的滤波器实现
• 1和β₂ 的滤波器实现'>5.1.2 考虑边缘电容β₁和β₂的滤波器实现
• 5.1.3 相位偏移修正后的滤波器实现
• 5.2 7 阶渐变皱褶波导滤波器的设计
• 5.3 实物加工及测试
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献