函数表 达式 实现所 需 的响应特 性 。通 常采 用如 公式 （ ）所示 的有理传输 函数表达 式 ，它是 由传输 函数 ３ 的幅平方函数式 （ ）来构建的。 ２ 波导腔体滤波器 的插入损耗可以表示为：
） １ｌ ＝ ０ｏ ｇ 扭 （ ） ３
ｓｋ ＿ 散射矩阵即可得到基本单元的传输特性。
由电磁场 的基本理论可知 ，Ｉ Ｉ 和Ｉ 区边界面Ｓ 上横
向场分量相等，即：
：
引
｝ｎ ｌ ／ ＝ ，
经 计算可 以得到Ｉ Ｉ 区入波 幅度和 出波 幅度 的 和 Ｉ
对于无耗无源双端口 网络， ｌ Ｉ ｆ Ｉ 存在 ｓ ， ＋ ２＝
４ ｏ 中 新 ＃ 业 ２ １ １ ４ 阖高 技 企 ０１ １
一
种 Ｋ 波段腔体滤波器的设计 ａ
李 克有
（ 吉林 长 邮通 信 建设 有 限公 司 ， 吉林 长春 １ ０ １ ３ ０ ２）
摘要 ： 文章介绍了如何设计实现一个波导腔插片式 Ｋ 波段毫米波带通滤波器，通过在波导腔内对称插入不 ａ 同长度的 有 限厚度金 属 膜 片，形成 矩形 波导 的不连 续过 渡从 而 实现 带通 特性 。腔体 滤波 器的 ＨＦＳ 真 结果 Ｓ仿 和矢量网络分析仪的测试结果基本吻合，能够满足实际需要 的技术指标。滤波器中心频率 ３ ． Ｈ ，通带宽 ６Ｇ ｚ ２
在毫米波系统 中由于波导 的传输特性优 良，在系 统体积要求不太严格的情况下，都优先考虑使用波导
器件 。尤其是在滤波器，功分器 以及耦合器等方面，
其回波损耗可以表示为：
（） １ｌ ［ ， ） ｄ ＝０ ｇ 一 （ ｆ Ｂ ｏ１ ‘ ］
（） ４
波 导器件具有损耗小，功率容量大等 电气性能 。因此 本 文的毫米波段混频后的边带抑制滤波器采用矩形波
根 据参数要 求建立 的仿 真模型和仿真 结果如 图３ 和４ 示。滤波器采用标准Ｗ ２ 矩形波导 ，金属 片厚 所 －８ 度 为０ １ｍ ． ｍ ，长度 分别为３ ８ｍ ，４ ８ ｍ ，４ ８ ｍ ， ． ５ ｍ ． １ ｍ ． ｌ ｍ
３ ８ ｍ 。插 片 间腔 长 分 别 为４ ６ ｍ ， ４ ９ ｍ ， 。５ｍ ．６ｍ ． ３ ｍ
矩 阵表达式 ：
＝
｛ ．
ｒ …
． ．
｛
｝
叠
｝ １
｝
；
－
…
；
，
．
ｉ
，
．
其 中ｄ
为Ｉ Ｉ 区相对 界面Ｓ 和 Ｉ 的入波 幅度 ，ｂ
—
， ． ． ｝ ＋
。 ｒ
Ｉ ． ｛
‘ …
：
¨＾ ｌ
ｂ 为Ｉ Ｉ 区相对界面Ｓ 和 Ｉ 的出波幅度 。将所有基本单元 及基 本单元 间的波 导段按 图１ 方式级联后便可 得到整 个滤波器的散射矩 阵，在文献 ［］ ５ 中给 出了详细的 ４ Ｅ２ 推导过程 。
公 式 （ ）中Ｎ （ ）和Ｄ （ ）均 为在 复 平面 内 ２ Ｐ Ｐ
和 Ｉ 区形成矩形波 导的不连续过渡 。因为Ｉ Ｉ 区 的 Ｉ ｎ Ｉ 边界上 电场及磁场的切向分量分别相等 ，求解边界面
以ｐ ＝０＋ ｊ Ｑ为 自变 量 的多项式 ，理想 的无源 网络 中 ０－ ，ｐ ｊ － ０ ＝ Ｑ。可以通 过逼近法找到一个 有理的传输
导插片带通腔体滤波器 。
一
二 、腔体 滤波器 的结构
本文采用波导腔插片式腔体滤波器结构，其结构 如 图１ 示 ，即在波 导腔 内对称插 入不 同长度 的有 限 所 厚度金属膜片。
、
腔体滤 波器 的原 理
和其它无源 器件一样，波 导腔体滤波器也是一个
双 端 口网络 ，可 以用ｓ 参数 来描述它 的传输特 性 。对 于一个理想 的波导腔体滤波器 网络来 说，其传输函数
度 ８０ ０ ＭＨｚ ，带外 衰减 大于 ３ ｄ 带 ０ Ｂ。
关键 词 ： 体 滤波 器 ； Ｆ Ｓ； 腔 Ｈ Ｓ 波导 ； 带通 滤波 器 ； 电磁 场仿 真模 型 中图分类 号 ： Ｎ １ Ｔ ７３ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０９ ２７ ２ １ ）３ ０４ － ２ １０ － ３４（ ０１ ３－ ０４ ０
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图 ６ 腔 体 滤 波 器测 试 结 果
三、腔体滤 波器方针
四 、 结 论
仿真和实测 结果表 明，本文设计的波导腔插片式
的幅平方可以由公式 （ ）来确定： １
口 口口 口 口口
图 １金 属插 片是腔体 滤波 器结 构原理
ｕ） Ｉ
而
（） １
（
在 式 （ ）中 ， ｅ是滤波 器 的纹 波 系数 ， １
ｌ 望至
Ｉ Ｉ
是滤波器的特 征函数， 缈是角频率 。如果令 Ｃ为归一 Ｏ 化 低通 原型滤波 器 的角 频率 ，当 ＝ （ ｄ ｓ 时，在 ｌ ａ ／） ｒ
且
：０ 处存在截止频率 。对于线性时不变 网络 ，滤波 ｇ ｃ 器 的传输函数可 以表示为：
） （） ２
图 ２ 构成腔体 滤波器基 本单元
图２ 是构 成 腔 体 滤 波 器 的 基 本 单 元 ， 因 为 金 属 膜
片 的厚度为ｔ ，可 以将 Ｉ 区看作一段矩形波 导，因此Ｉ Ｉ
腔体滤波器能够满足一般毫米波前端的需求 。当中心
频率为３ ．Ｇ ｚ ６ ２ Ｈ ，通 带宽度８ ０ Ｈ 时，具有２ Ｂ 内插 ０Ｍ ｚ ｄ带
损、小于１５ Ｂ ． ｄ 的驻波系数和中心频率 Ｉ０ Ｍ ｚ ｂ ￣ Ｏ ０ Ｈ Ｐ ｄ 于 ３ ｄ 的带外衰减 。ｏ ０Ｂ
参考文献
图 ３ 腔 体 滤 波 器 电磁 场 仿 真 模 型
４． ６ ｍ ６ｍ
【 吕文 中， １ 】 孙建 ， 梁飞， 刘坚．低插损 同轴型微波介质滤波 器
的设计 【．电子元件与材料 ，０４ （ 的 ２ 】 应用 【．电子科技 ，０５ （ ） Ｉ 】 ２ ０ ，９ ．