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求同軸腔體濾波器設計入門?-?無交叉耦合結構？？

: 問提問者：網友 | 2018-07-24

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仿佛記得射頻鐵三角是功率、頻率、和阻抗。涉及射頻電路設計，總是離不開這三個要素。那么在濾波器的設計中最關鍵的因素是什么呢？答案是諧振和耦合。無論什么樣的濾波器，終歸離不開諧振和耦合。以通信系統(tǒng)中常見的同軸腔體帶通濾波器為例，諧振就是單腔的諧振，對于對稱結構而言，單腔的自耦合為零，換句話說，每一個腔體都諧振在該帶通濾波器的中心頻率上。同軸腔體濾波器的單腔可以被看作是一個由同軸傳輸線和分布電容構成的并聯諧振器。那么很容易理解，在諧振頻率的時候，并聯諧振器的對地阻抗為無窮大，即滿足Z0tan（Bd）=1/wC的條件。此時，信號可以無衰減的從一個腔耦合到下一個腔。什么又是耦合呢，耦合指的是諧振器之間電磁場的相互作用，耦合包括級間耦合和輸入輸出耦合。對于無交叉耦合的結構來說，級間耦合僅僅包涵非相鄰腔之間的耦合。對于級間耦合，需要理解阻抗變換器的概念，我記得《現代微波濾波器的結構與設計》上有句話是這么描述的，一個理想的阻抗變換器，好像是工作在任意頻率上的四分之一波長變換線一樣。換句話說，一個理想的級間耦合在任意頻率上都是四分之一波長的。并不依賴于頻率而存在。實際中的耦合當然不是這樣，腔間主耦合常常是磁耦合，而交叉耦合濾波器有時會用到電耦合。那么通過電路仿真會發(fā)現，電耦合和磁耦合對于帶外抑制的影響是不同的。腔間耦合為磁耦合時，阻帶高端的抑制度會優(yōu)于阻帶低端。而電耦合時，恰恰相反。這是因為磁耦合和電耦合都是依賴于頻率的，它們僅僅通帶的在中心頻率處可等效為四分之一波長線。而帶外則稍有差異。造成了抑制度的差異。那么腔間的耦合如何識別呢。在HFSS中可以通過電磁場來判斷腔間耦合。磁耦合的情況下，在對稱面上磁場是連續(xù)的，電耦合的情況下呢，對稱面上電場是連續(xù)的。這是一種很簡單的方法適合初學者。而對于一個有經驗的設計者對于常用的耦合都非常熟悉，可以憑經驗判斷出耦合的方式。最常見的級間耦合是通過開窗的方式，此時的耦合是磁耦合，將耦合螺釘深入腔體的內部可發(fā)現級間耦合增強。由于同軸腔的電場集中于開路端，而磁場集中于短路端，所以耦合螺釘深入腔體基本不改變磁場分布而減弱了電耦合，因此整體上呈現的作用是增強耦合。對于通信頻段的濾波器而言，常常擔心的問題是帶寬較寬，耦合量不夠，即使窗口開到最大也無法滿足耦合的需求，這時候有一些辦法可以增加耦合量。如在腔體底部加一道連莖，或者在蓋板上焊一段銀線U字型銀線等等。輸入輸出耦合也有電耦合和磁耦合兩種: 回答者：網友

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