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1、摘要I摘要随着电子战、卫星通信和个人移动通信等领域的迅猛发展，在现代微波通信系统中，作为射频电路中关键器件的滤波器所发挥的作用越来越重要。它被广泛的应用于雷达导航、导弹制导、电子对抗、测试仪表等系统中，其性能的优劣往往直接影响着整个通信系统的性能。同时，由于无线通信系统的发展，微波频段出现越来越相对拥挤的状态，频带资源的划分越来越精细，噪声、干扰、杂散等抑制度的要求也日益增加，这就要求研究小型化、高性能、低成本且易于大量生产的微波带阻滤波器。关键字：小型化 高性能 低成本 微波 带阻 滤波器ABSTRACTII摘要IIIABSTRACTIn modern microwave communica
2、tion systems, with the rapid development inthe area of electronic warfare, satellite communication and personal mobilecommunication, microwave filter as a key component of radio frequency circuit hasplayed an important role. It can be widely used in the system of radar, missileguidance, electronic c
3、ountermeasures, test instrument. And thmerits of communication system are often directly affected by itsperformance. Meanwhile, due to the development of wireless communication, microwave frequencies are relativelycrowded. As well as the requirements of noise, interference, spurious are increasing,t
4、he division of frequency band resources is much finer. Thats the reason we need toresearch the band-stop filter which is miniaturization, high performance, low cost andeasy to mass production.KeyWords : miniaturization high performance low cost 目录目录第 1 章引言.1 1.1 本课题研究背景及意义 .1 第 2 章 滤波器设计的基本理论及方法.4 2
5、.1 滤波器的类型和技术参数 .42.1.1 滤波器的类型 .42.1.2 滤波器的参数 .5 2.2 低通原型滤波器 .62.2.1 归一化低通原型滤波器 .62.2.2 最平坦低通原型滤波器 .82.2.3 切比雪夫低通原型滤波器 .92.2.4 椭圆函数低通原型滤波器 .10 2.3 频率变换 .102.3.1 低通到高通的频率变换 .112.3.2 低通到带通的频率变换 .122.3.3 低通到带阻的频率变换 .13 2.4 阻抗和导纳变换器 .142.4.1 阻抗变换器和导纳变换器的定义.142.4.2 阻抗和导纳变换器的设计公式.14 第 3 章波导的基本结构与特性.16 3.1
6、波导的特性 .163.1.1 波导原理及其运算公式 .16 3.2 两种波导的传输特性分析 .183.2.1 圆形波导 .183.2.2 圆形波导的传输特性 .193.2.3 矩形波导 .203.2.4 矩形波导的传输特性 .21 第四章波导带阻滤波器设计.24 4.1 微波带阻滤波器概述 .24 4.2 微波带阻滤波器设计公式 .25 4.3 波导结构带阻滤波器仿真与设计 .304.3.1 带阻滤波器的传输线谐振器 .304.3.2 波导带阻滤波器的设计实例 .31 总结.35摘要参考文献.36 致 谢.37 外文资料原文.38 外文资料译文.41第 1 章引言1第 1 章引言1.1 本课题
7、研究背景及意义随着现代通信技术的迅速发展，微波滤波器在微波和毫米波系统中扮演的角色越来越重要。它被广泛的应用于卫星通信、雷达导航、导弹制导、电子对抗、测试仪表等系统中，整个通信系统的性能也直接受其影响。同时，由于信息产业和无线通信系统的蓬勃发展，频带资源的划分越来越精细，分配到各类通信系统中的带宽间隔越来越密集，使得微波频段出现相对拥挤的状态，对微波滤波器的性能也相对提出了更高的要求。而带阻滤波器作为微波滤波器的一种，在微波系统中所起得作用也越来越重要。通常在许多通信系统中，要求对不需要的干扰、杂散等噪声有较高的衰减从而使得信号以尽可能小的衰减在系统中传输。例如，当噪声在某一频率点或者某几个频
8、率点处干扰特别强时，需要采用一定的措施进行抑制。此时，采用带阻滤波器就比带通滤波器的宽阻带要有效灵活的多。因此，研究新方法来设计小体积、高性能的带阻滤波器，以及在工程应用中如何减少人工调试时间、缩短器件研制周期，具有十分重要的意义。1.2 本课题国内外研究现状及发展趋势1.2.1 通信系统中滤波的发展历史电子科技大学成都学院本科毕业设计论文2在通信领域发展过程中，滤波器随着通信技术的发展也取得了很大的进步，在微波电路中所扮演的角色也更加重要。1910 年，电信领域引发了一次彻底的技术革命，一种新颖的载波电话通信系统的出现开创了电信业发展的新起点。它要求人们能够在特定的频率范围内提取出所需要的信
9、号，正是这种技术加速了微波滤波器的研究与发展。1915 年，美国的 G.A.Canbell 发明了一种以图像参数命名的滤波器设计方法，与此同时，德国科学家 K.W.Wagner 开创了后来以“瓦格纳滤波器”而知名的滤波器设计方法。随后，在 1940 年人们逐渐提炼出了包含两个步骤的滤波器设计方法，第一步是确定传递函数以满足传输特性要求，第二步是根据传递函数所得到的频率响应来确定等效电路，目前仍然有很多滤波器设计思路基于这种设计方法。不久，随着通信系统应用频率范围的扩大，滤波器设计进入了一个新的领域，研究人员逐步采用分布参数元件来代替由集总参数元件组成的谐振器，诸如微带线、同轴腔和波导谐振器等。
10、美国麻省理工学院的研究学者针对微波滤波器总结并提出了一整套的综合理论，至今仍成为滤波器研究领域的经典之作11。90 年代，华裔科学家 对微带滤波器的设计理论进行了详尽的研究和描述12-15。从 21 世纪初至今英国科学家 R.J.Cameron 等人从耦合矩阵综合理论出发提出滤波器设计方法并且随着各种新材料、新工艺的进步，尤其是集成电路等领域的发展，人们逐渐朝着小型化、超宽带、高性能方向来研究微波滤波器16-19。与此同时，制造滤波器的材料领域也取得了很大的进步。1933 年，W.P.Mason 展示了一种具有良好的温度稳定性和低损耗特性的石英晶体滤波器。1939 年，P.A.Richtmey
11、er 第 1 章引言3提出了介电谐振器的概念，它具有小尺寸和高 Q 值两个显著特点，但由于当时材料的温度稳定性不高等缺陷使得它没有在滤波器制造中得的研究。到 20 世纪 70 代，随着各种具有良好的温度稳定性和高 Q 值陶瓷材料的迅速发展，陶瓷滤波器在射频电路系统中逐步成为最重要和最常用的元件之一。而在上世纪 80 年代出现的高临界温度超导材料，也因为能够设计出低损耗和极小尺寸的微波滤波器，而使得许多科研人员到目前还在致力于它的实际应用研究。另外，由单晶体材料构成的声表面波滤波器由于能够在更高的频率范围使用也被人们所关注。综上所述，不仅在通信领域而且在诸如物理、材料等其它领域范围内微波滤波器的发展都已具有相当长的历史，也正是由于技术的发展和滤波器的多样性，研究人
