极宽阻带波导低通滤波器设计技术研究

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随着科技的快速发展,卫星通信的应用日益广泛,并向着宽带化、多频段的方向发展。微波滤波器是卫星通信系统中极其重要的组成器件,在卫星通信领域微波滤波器要求具有宽阻带、低插入损耗、高功率容量、高频率选择性以及小型化等特性。矩形波导滤波器通常具有高功率容量以及低插入损耗的特性,因此在卫星通信领域常常被广泛使用。但是由于矩形波导中多模传输的特性,传统波导低通滤波器的带外抑制特性并不理想,限制了其宽带场合应用能力,本文主要对波导低通滤波器的极宽阻带特性抑制设计技术展开理论和实验研究。论文提出的超宽阻带波导低通滤波器设计方法,主要通过电感单元电路的局部仿真与优化实现带外谐振参差分布,能够比较快速的完成滤波器设计。而传统设计则完全依赖全局参数优化思路,需要大量的仿真计算资源。首先,系统地分析了微波滤波器的设计理论,对滤波器的设计思想进行了总结。并对波导低通滤波器的研究现状进行了详细的介绍,重点分析了宽阻带滤波器设计所需要的相关理论知识。其次,运用场与路结合的方法设计宽阻带波导低通滤波器,实现了波导滤波器的快速精确设计。再从导波场理论出发,结合三维电磁仿真分析,提出了滤波器电感单元电路高次谐波抑制方案,即通过改变电感单元波导段高度和长度,实现每个波导电感元件的带外谐振频点交错分布,从而达到宽阻带抑制设计目的。最后,采用非对称电感单元结构进一步灵活控制滤波器中各个电感单元带外谐振频点,最终实现了超宽阻带波导低通滤波器的设计。模拟与实验测试表明,X波段波导低通滤波器通带9.7GHz~11GHz,45d B阻带抑制度频段范围11.8GHz~45GHz,达到BJ120波导(9.84GHz~15GHz)主模工作带宽6.43倍。
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