凹形膜片电容加载波导滤波器

　　1 导言

　　现代通讯技能，比方卫星通讯和机载雷达对滤波器的功能、体积、分量等都提出了严厉的要求。波导滤波器具有高功率容量，低插损和杰出的频率挑选特性等特色。可是，因为受器材作业原理的约束，一般的波导滤波器的体积比较大，特别是在频率比较低的微波频段。现代通讯技能，比方机载雷达和卫星通讯技能对波导滤波器的功能、体积、分量等都提出了严厉的要求。紧凑型波导滤波器是微波技能领域的一个经典而又非常活泼的研究课题。2003年， Vlad Lenive 和 John Ness 陈述了一种选用高度减小的波导的紧凑型波导滤波器。2006年， Christen Rauscher陈述了一种选用介质填充和脊波导加载的紧凑型波导滤波器。本文将陈述一种凹形膜片电容加载的没有介质填充的紧凑型波导滤波器。

　　图1 (a)传输线和(b)电容加载的紧凑型传输线

　　2 电容加载的基本理论和剖析

　　图1给出了一根传输线和 另一根中心加载电容的传输线。使用传输线的矩阵和简略的运算，咱们能够得到上述两根传输线在满意以下条件时等效：

(1)

(2)

　　从(1)能够看到，。

　　由(2), 当时 (3)。

　　由(3), 当很大时,能够比小得多。也就是说，电容加载的传输线的长度能够大大缩短。

　　3 22G波导滤波器的规划

　　本文规划的滤波器是选用凹形膜片电容加载的带通滤波器，规划的详细目标为：滤波器级数为=3，中心频率=22GHz , 带宽4GHZ, 输入/输出驻波比: <1.5,阻带按捺: >15dB, 17G和27G以外, 27G~32G之间，衔接方法：规范BJ220法兰盘，外形结构：直的，环境条件：作业温度：液氮下，选用凹形膜片电容加载。

　　下面咱们使用CAD东西CST来规划波导滤波器。依据波导滤波器的理论，波导滤波器能够由一系列中心开口的电理性膜片经过长度近似为半波长的波导衔接而构成。由(3)，咱们能够用加载电容的波导替代一般波导来衔接这些电理性膜片，然后缩短滤波器的长度。滤波器规划的结构图如图3所示：

　　图2 凹型膜片的结构

　　图3 凹形膜片电容加载波导滤波器示意图　　图3给出了电容加载的3阶凹形膜片电容加载波导滤波器的示意图。滤波器由惯例波导滤波器加3个电容凸台组成。波导宽和高分别为和，凸台的横向宽度w, 纵向长度中心和两头分别为t2和t1。凸台的高度中心为h2, 两头为h1。衔接4个电容膜片的波导长度从左到右依次为2L1+t1, 2L2+t2,2L1+t1。每两个腔体之间选用凹形膜片，膜片厚度为t,膜片宽度两头和中心分别为W1和W2，高度都为3.32。经过改动膜片宽度，高度和厚度能够调理谐振频率。依据规划目标经过CAD软件CST仿真和优化此滤波器模型能够得到如下图4仿真曲线：

　　图4 凹形膜片电容加载波导滤波器仿真曲线

表1 滤波器规划参数

　　4 定论

　　本文介绍了一种凹形膜片电容加载的紧凑型波导滤波器。咱们首要依据传输线理论证明晰选用%&&&&&%加载的方法能够使传输线的长度缩短。选用CAD模仿，咱们得到了22G波导滤波器的结构参数。经过CAD软件仿真优化说明晰该滤波器具有体积小，结构简略易于加工等长处。