同轴滤波器详解
金属同轴腔滤波器设计要点
金属同轴腔滤波器设计摘要近年来，随着移动通信、导航技术和电子对抗的快速发展，对现有微波元器件的需求和性能的改进都提出了很高的要求。
同轴腔体带通滤波器作为微波带通滤波器中应用最广的一种滤波器，具有功率容量大、插入损耗低、寄生通带远等特点,在现代无线通信、数字电视广播、卫星导航、遥测遥感和雷达等系统中得到了广泛的应用。
本文对同轴腔体带通滤波器做了详细的分析，分析讨论了同轴谐振腔的电磁特性，主要包括谐振频率、谐振腔的耦合结构和外部品质因数等。
利用响应函数得到腔体之间的耦合系数。
应用三维全波仿真软件,分析了腔体结构参数与耦合系数和耦合窗的关系。
最后论文给出了同轴腔滤波器设计实例，测试结果性能良好，符合设计指标要求。
关键词：微波滤波器带通滤波器同轴谐振腔全波仿真分析1ABSTRACTWith the rapid development of mobile communication system, the quality of microwave components is becoming more and more important. As a microwave band-pass filter, coaxial cavity filter is widely applied in modern wireless communication and radar systems, for its high power capacity, low insertion loss and far spurious pass-band.Based on the research of coaxial filter, the electromagnetic properties of coaxial cavity resonator are proposed in the paper, including resonant frequency, coupling structure and external Q of the cavities. The coupling coefficient of filter can be getting by utilizing response function. The width of coupling windows and in-put/out-put coupling lines are acquired by full wave simulation and optimization. At last, a coaxial cavity filter is designed and measured, which has perfect performances and is satisfied with the technical specifications.Key Words: microwave filter band-pass filter coaxial resonator full wave simulation目录一绪论 (1)1.1前言 (1)1.2常见的滤波器形式 (1)1.3国内外发展现状 (3)二滤波器的基本概念 (5)2.1滤波函数 (5)2.2微波滤波器参数 (7)2.3低通滤波器到带通滤波器的转换 (7)三同轴腔带通滤波器的设计 (8)3.1滤波器的设计步骤 (8)3.2滤波器的设计方法 (8)3.2.1前言 (8)3.2.2设计指标 (9)3.2.3参数计算 (9)3.3仿真与测试 (10)3.3.1仿真 (10)3.3.2 实物加工与测试 (13)总结 (14)参考文献 (16)一绪论1.1 前言随着通信、广播、雷达、测量、遥感、空间技术和电子对抗技术等的逐步发展，从米波段一直到毫米波段以至更广阔的波段上，微波滤波器在雷达、信号处理、通信等不同电路系统的传输、变换处理和收发中有广泛应用[1]。
同轴腔体滤波器 强耦合方法
同轴腔体滤波器强耦合方法同轴腔体滤波器强耦合方法引言同轴腔体滤波器是一种常见的电路元件，广泛应用于通信和无线电频率选择等领域。
强耦合方法是一种用来改善同轴腔体滤波器性能的有效技术。
本文将详细介绍同轴腔体滤波器和强耦合方法。
同轴腔体滤波器同轴腔体滤波器是一种基于同轴结构的滤波器，通过引入中心导体和外部屏蔽层的方式，在空间上隔离不同频率成分。
同轴腔体滤波器的结构紧凑且有效地抑制了杂散模式的辐射。
结构同轴腔体滤波器的基本结构包括内引线、中心导体、外部屏蔽层和外引线。
内引线和外引线用于将输入输出信号引入和引出腔体，中心导体和外部屏蔽层则用于构成电磁场封闭的腔体结构。
工作原理在同轴腔体滤波器中，输入信号通过内引线引入腔体，经过中心导体和外部屏蔽层的作用，只有特定频率的成分能够在腔体中传播。
其他频率成分则被滤波器结构有效地阻隔，从而实现频率选择的功能。
强耦合方法在同轴腔体滤波器中，强耦合方法是一种用来提高滤波器性能的技术。
通过增加腔体中的电动耦合装置，强耦合方法可以改变腔体内的场分布，从而实现更强的耦合效果。
电动耦合装置电动耦合装置是用来增加同轴腔体滤波器的内部耦合程度的装置。
常见的电动耦合装置包括定向耦合环和串联耦合环。
定向耦合环通过引入定向耦合结构，使得腔体内不同频率成分之间的电场能够相互耦合。
串联耦合环通过引入串联耦合结构，使得腔体内不同频率成分之间的磁场能够相互耦合。
强耦合效果通过引入电动耦合装置，强耦合方法可以使得同轴腔体滤波器的内部耦合程度增加。
这种增强的耦合效果可以改变腔体内的场分布，进而改变滤波器的频率响应。
强耦合方法可以提高滤波器的选择性、增益和带宽等性能指标。
总结同轴腔体滤波器是一种常用的电路元件，而强耦合方法则是一种用来提高滤波器性能的有效技术。
通过增加电动耦合装置，强耦合方法可以改变滤波器内部的场分布，提高对特定频率成分的耦合效果。
这种方法可以进一步改善滤波器的选择性、增益和带宽等性能指标。
宽带同轴腔体滤波器的设计
宽带同轴腔体滤波器的设计
宽带同轴腔体滤波器的设计：
宽带同轴腔体滤波器（wideband coaxial cavity filter）是一种用于过滤信号的电路，主要由多个同轴腔体组成。
它通常应用在射频（RF）和微波（microwave）系统之间，用于过滤掉某一特定频率以外的所有不需要的信号。
它能够有效地将某一特定范围内的信号通过，而抑制其他频率范围内的信号。
宽带同轴腔体滤波器的设计主要由以下几个步骤组成：
第一步：定义滤波器的频率范围。
根据不同的应用场景，需要选择恰当的频率范围。
第二步：选择合适的材料。
由于同轴腔体滤波器需要使用电磁相关的材料，因此需要根据应用场景选择合适的材料。
第三步：确定同轴腔体的尺寸。
根据滤波器的频率范围和材料性质，需要确定同轴腔体的尺寸和形状以满足该频率范围的电磁特性。
第四步：确定滤波器的工作电压和阻抗。
为了确保滤波器的正常工作，必须确定滤波器的工作电压和阻抗。
第五步：调整滤波器的特性。
调整滤波器的特性可以通过改变滤波器中的阻抗元件的参数来实现。
最后，宽带同轴腔体滤波器的设计需要充分考虑上述几个因素，以确保滤波器能够正常工作，并达到所需的性能要求。
同轴腔体滤波器设计入门-无交叉耦合结构
同轴腔体滤波器设计入门-无交叉耦合结构同轴腔体滤波器设计入门（无交叉耦合结构）仿佛记得射频铁三角是功率、频率、和阻抗。
涉及射频电路设计，总是离不开这三个要素。
那么在滤波器的设计中最关键的因素是什么呢？答案是谐振和耦合。
无论什么样的滤波器，终归离不开谐振和耦合。
以通信系统中常见的同轴腔体带通滤波器为例，谐振就是单腔的谐振，对于对称结构而言，单腔的自耦合为零，换句话说，每一个腔体都谐振在该带通滤波器的中心频率上。
同轴腔体滤波器的单腔可以被看作是一个由同轴传输线和分布电容构成的并联谐振器。
那么很容易理解，在谐振频率的时候，并联谐振器的对地阻抗为无穷大，即满足Z0tan（Bd）=1/wC的条件。
此时，信号可以无衰减的从一个腔耦合到下一个腔。
什么又是耦合呢，耦合指的是谐振器之间电磁场的相互作用，耦合包括级间耦合和输入输出耦合。
对于无交叉耦合的结构来说，级间耦合仅仅包涵非相邻腔之间的耦合。
对于级间耦合，需要理解阻抗变换器的概念，我记得《现代微波滤波器的结构与设计》上有句话是这么描述的，一个理想的阻抗变换器，好像是工作在任意频率上的四分之一波长变换线一样。
换句话说，一个理想的级间耦合在任意频率上都是四分之一波长的。
并不依赖于频率而存在。
实际中的耦合当然不是这样，腔间主耦合常常是磁耦合，而交叉耦合滤波器有时会用到电耦合。
那么通过电路仿真会发现，电耦合和磁耦合对于带外抑制的影响是不同的。
地址：深圳市南山区西丽镇新光路工业区10栋4楼腔间耦合为磁耦合时，阻带高端的抑制度会优于阻带低端。
而电耦合时，恰恰相反。
这是因为磁耦合和电耦合都是依赖于频率的，它们仅仅通带的在中心频率处可等效为四分之一波长线。
而带外则稍有差异。
造成了抑制度的差异。
那么腔间的耦合如何识别呢。
在HFSS中可以通过电磁场来判断腔间耦合。
磁耦合的情况下，在对称面上磁场是连续的，电耦合的情况下呢，对称面上电场是连续的。
这是一种很简单的方法适合初学者。
而对于一个有经验的设计者对于常用的耦合都非常熟悉，可以凭经验判断出耦合的方式。
滤波器简介介绍
设计滤波器的方法和步骤包括确定滤波器的类型、阶数、截止频率等参数，然后根据这 些参数选择合适的数学方法进行计算和设计。例如，对于巴特沃斯滤波器，可以使用最 小二乘法进行设计；对于切比雪夫滤波器，可以使用切比雪夫多项式进行设计。在设计
过程中，还需要考虑滤波器的稳定性、线性相位等性能指标。
06
带通滤波器
总结词
允许一定频率范围内的信号通过，抑制低于和高于该范 围的信号的滤波器
详细描述
带通滤波器（Band Pass Filter, BP）是一种允许特定频 率范围内的信号通过，同时抑制低于和高于该范围的信 号的电路或数字滤波器。在频域上，带通滤波器的频率 响应曲线表现为一个特定的频带范围。在该频带范围内 ，信号幅度不受影响；低于或高于该频带范围的信号将 被衰减或抑制。带通滤波器常用于提取特定频段的信号 、消除干扰等。
极点和零点
极点位置
极点位置决定了滤波器的类型（如低通、高通、带通或带阻）和系统的稳定性 。极点在复平面上不同的位置会导致不同的系统特性。
零点位置
零点位置也会影响系统的特性，尤其是在频率响应方面。通过合理配置极点和 零点的位置，可以设计出具有特定性能指标的滤波器。
03
常见滤波器类型
低通滤波器
总结词
高通滤波器要点一源自总结词允许高频信号通过，抑制低频信号的滤波器
要点二
详细描述
高通滤波器（High Pass Filter, HP）是一种让高频信号通 过而抑制低频信号的电路或数字滤波器。在频域上，高通 滤波器表现为一个上凸的频率响应曲线，其截止频率是滤 波器允许通过的最低频率。在截止频率以下，信号幅度受 到抑制；超过截止频率的信号幅度不受影响。高通滤波器 常用于提取高频成分、消除低频噪声等。
微波同轴腔滤波器无源互调的分析和优化
微波同轴腔滤波器无源互调的分析和优化我们研究如何计算空气腔体滤波器中无源互调功率产生，以及如何优化滤波器的设计来减小无源互调信号的幅度。
为了达到这个目的，我们使用仿真的结果来最优化滤波器的多个参数。
空气腔体滤波器中的PIM的大小取决于耗散在其腔体中的功率大小。
PIM功率随该耗散功率的减小而减小。
我们的实验结果说明，设计和生产低互调滤波器是完全有可能的。
I.简介当两个或两个以上射频信号通过传输线或通信系统所产生的无源互调信号会减少信道容量[1]。
PIM信号是由RF器件功率响应的非线性产生的。
可能产生PIM信号的器件有各种波导和腔体结构、滤波器、合路器，以及天线[3]-[5]。
PIM信号是非常麻烦的，一旦产生就不能补偿，这是因为PIM信号超过了滤波器的抑制范围。
PIM信号的产生机理已经被大家所认识，可以概括为信号通过非线性的接触和非线性的材料而产生互调信号。
许多研究人员对于PIM问题非常感兴趣。
例如，F. Arazm et al.[6]提出金属间的非线性接触会产生互调产物。
他们聚焦在相同或不同金属间接触面上产生的PIM信号，包括铜、铍铜、黄铜，以及各种其他材料。
B. Deats et al.[7]通过PIM源的模型预言了电缆组件产生的互调。
J Wilcox et al. [8]计算了由于加热使得同轴电缆壁变热而产生的互调产物。
实际上，降低互调的方法是高质量的工艺水平。
我们研究的主要内容是空气腔体滤波器产生的PIM信号。
论文以一个简短的对于腔体结构的互调问题评论以及延伸到在腔体滤波器中PIM特性的讨论为开头。
我们计算每个组成腔体滤波器的谐振腔中的功率耗散，从而发现在通带内哪个谐振腔会使主要的PIM信号增大。
然后我们讨论了一个六腔的滤波器在各种大小的腔体时的PIM值，还研究了我们是否可以采用在保持滤波器腔体外径不变的情况下，调整腔体内径来最小化PIM信号。
我们的研究表明了RF性能和产生PIM信号程度之间的关系。
同轴腔交叉耦合滤波器设计详解精品PPT课件
(未名)
第四章 交叉耦合技术
基本概念
➢ 交叉耦合：
每个谐振器与其余谐振器相互耦合。N个谐振器共有N(N-1)/2个耦合 路径。
交叉耦合等效电路
基本概念
➢ 交叉耦合优点：
在通带外产生传输零点，提高滤波器带外抑制度，提高滤波器性能。
未交叉耦合特性曲线 交叉耦合特性曲线
传输零点
基本概念
➢ 传输零点
产生原因：交叉耦合在滤波器的主通道之外产生了另外的通道。通过 另外通道的信号与通过主通道的信号在幅度上相等、相位上相反， 从而在带外产生传输零点。
交叉耦合
基本概念
➢ 三腔交叉耦合系统
基本概念
➢ 四腔交叉耦合系统
设计问题
问题3： 交叉耦合在滤波器设计中如何实现？
交叉耦合实现方式
交叉耦合电路S参数：
交叉耦合系数求解
(2)用广义切比雪夫函数来近似滤波器响应曲线：
交叉耦合系数求解
广义切比雪夫函数：
S参数与广义切比雪夫函数关系：
S221
(
)
1
2
1 .CN2
(
)
S121 S221 1
交叉耦合系数求解
(3)交叉耦合电路S参数与广义切比雪夫S参数关系： 令：S’是交叉耦合电路S参数， S’’是广义切比雪夫S参数。 如果： S’=S” 则： 交叉耦合系数M可以求得！
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是n You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
可调谐的同轴腔滤波器
碗
在 腔 ( I ) 的激发 场麦 克 斯 韦方程 (5)
可表 示 为
V
x 一
j。 若=
一
j 。 拼。刀 一 j 。拼。碗 己( 产一
。 产 )
腔(
I
) 中的场 应 表 示 为 所 有无散 度 模式 的 迭 加 矛二 习 E
。
若
。
。
刀二 习H 忘
} ! } } !
实 测 值 已 接 近 于 理 论 值 所能 达 到 的极 限
, 、
同轴腔 滤 波器 的结 构如 图 1 ( a ) 所 示
,
其腔 间 为 孔
,
} { { } } ! ! ! 二夕 ! ! ! l { l !
1 1 1 任=
祸 合 两端 与输 入
输 出 传输 线相接 为 环 祸 合 内 导体 的
带 外抑 制的关 系
,
并对 实 测结果 与理 论值进行 了 比 较
。
最 后 还 介 绍 了 作 者根 据 实 际
研制 经 验 所作 的 一 些 修 正
2
2
.
.
禺合理论 孔 与环 丰
1 同 轴腔 与 藕合 孔的等 效 电路
2
图 腔
,
为 同轴 腔 与祸 合孔 的 结 构 与等效 电路 图
。
。
腔 ( I ) 与腔 (
A L CA T E L T H O M SO N
1850M H
z
、
,
但 国 内外 有不 少单 位对 它 进 行 过 研 制
,
,
如 法 国的
公 司 研 制过 四 种 型 式
4400~
其 可 调 范 围为
2 2 5~
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
同轴滤波器详解
同轴滤波器同轴滤波器包括梳状腔体滤器交指腔体滤波器、小体积阶跃带通滤波器和同轴低通滤波器等，该系列滤波器具有结构稳定、功率容量大、温度变形系数小、体积小、重量轻等特点。
滤波器使用频率覆盖了甚高频和微波部分频段，适用于通信设备前端射频滤波、大功率双工滤波和中频信号滤波等；其Q值高，因此也适宜作为窄带射频滤波器使用。
同轴滤波器的特点
频率覆盖范围：300MHz～8000MHz；
3dB相对带宽典型值为3%～30%，特殊设计可做到1%～50%；
空载Q值高，通带插损小，典型值小于等于1dB；
谐振器数目一般为2～11级或者更多；。