[发明专利]一种交指带通滤波器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波无源器件，特别是一种交指带通滤波器的设计方法。

背景技术

微波滤波器是一类无耗的二端口网络，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗及微 波测量仪器中，在系统中用来控制信号的频率响应，使有用的信号频率分量几乎无衰减地 通过滤波器，而阻断无用信号频率分量的传输。滤波器的主要技术指标有:中心频率，通带 带宽，带内插损，带外抑制，通带波纹等。

微波滤波器的分类方法很多，根据通频带的不同，微波滤波器可分为低通、带通、 带阻、高通滤波器；按滤波器的插入衰减地频响特性可分为最平坦型和等波纹型；根据工作 频带的宽窄可分为窄带和宽带滤波器；按滤波器的传输线分类可分为微带滤波器、交指型 滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、梳状线腔滤波器、螺旋腔滤波器、小型集总参数滤波器、 陶瓷介质滤波器、SIR(阶跃阻抗谐振器)滤波器、高温超导材料等。

随着现代微波通信，尤其是卫星通信和移动通信的发展，系统对通道的选择性越 来越高，这对微波滤波器的设计提出了更高的要求，而微波滤波器作为通信系统中的重要 部分，其性能的优劣往往决定了整个通信系统的质量。因此研究微波滤波器的性能指标和 设计方法具有重要意义。

实际上，并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有 频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常 称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常，滤波器的设计 尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越 来越小，通带就变得不再平坦，开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种 效应称为吉布斯现象。

随着微波技术的进步和发展，无源腔体带通滤波器技术也取得了新的进展，在功 能上、性能上、结构上和体积上都有了新的突破。现有无源腔体带通滤波器技术较之以往在 结构上更加灵活，多变，但相对带宽都在30％以内，超过30％很难实现，绝对带宽小基本没 有超过500MHz，体积大成本高。

AnsoftDesigner是Ansoft公司推出的微波电路和通信系统仿真软件；它采用了 最新的视窗技术，是第一个将高频电路系统,版图和电磁场仿真工具无缝地集成到同一个 环境的设计工具，这种集成不是简单和界面集成,其关键是AnsoftDesigner独有的“按需 求解”的技术,它使你能够根据需要选择求解器,从而实现对设计过程的完全控制。Ansoft Designer实现了“所见即所得”的自动化版图功能，版图与原理图自动同步，大大提高了版 图设计效率。同时,Ansoft还能方便地与其他设计软件集成到一起，并可以和测试仪器连 接，完成各种设计任务，如频率合成器，锁相环，通信系统，雷达系统以及放大器，混频器，滤 波器，移相器，功率分配器，合成器和微带天线等。主要应用于：射频和微波电路的设计，通 信系统的设计，电路板和模块设计，部件设计。

AnsoftHFSS是Ansoft公司推出的三维电磁仿真软件；是一个商业化的三维结构 电磁场仿真软件，业界公认的三维电磁场设计和分析的电子设计工业标准。HFSS提供了简 洁直观的用户设计界面、精确自适应的场解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处 理器，能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场。HFSS软件拥有强大的天线设计 功能，它可以计算天线参量，如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽；绘制极 化特性，包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比。使用HFSS可以计 算：①基本电磁场数值解和开边界问题，近远场辐射问题；②端口特征阻抗和传输常数；③S 参数和相应端口阻抗的归一化S参数；④结构的本征模或谐振解。而且，由AnsoftHFSS和 AnsoftDesigner构成的Ansoft高频解决方案，是目前唯一以物理原型为基础的高频设计 解决方案，提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段，覆盖了高频设计的 所有环节。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种提高了效率，设计方法简单，相对 带宽可以超过30％，绝对带宽大，可以超过500MHz，体积小成本低，适合工程应用的交指带 通滤波器的设计方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种交指带通滤波器的设计方法，步骤包括：

1)计算终端开路式滤波器的节数：