一种L波段同轴腔体滤波器的设计
作者柳占伟
来源《数字技术与应用》2019年第02期
摘要同轴腔体滤波器具有插入损耗低、功率容量大、边带抑制高、寄生通带远、调试方便等优点在雷达、通信、电子对抗等系统中的应用越来越广泛。本文介绍了一种L波段大功率同轴腔体滤波器利用公式计算软件算出滤波器的初值使用HFSS软件建模仿真和优化。经过验证滤波器各项技术指标和功率容量都满足要求。
关键词L波段同轴腔体滤波器大功率
中图分类号TN7135文献标识码A文章编号10079416201902016302
在电子系统中滤波器主要用于滤除带外杂散信号和谐波信号。而同轴腔体滤波器具有优良的射频特性用在电子系统接收前端时具有同节数滤波器边带抑制陡峭、抑制高的优点可以有效抑制带外杂散信号输入提高系统的抗干扰能力用在电子系统发射末端时低损耗、大功率、高抑制的优点可以有效抑制大功率发射机的谐波信号防止影响系统中其它设备的正常工作提高系统的电磁兼容性。
1同轴腔体滤波器原理
同轴腔体滤波器等效电路如图1所示。每一组谐振杆、调谐螺钉及其周围空间构成一个谐振腔每个谐振腔的谐振频率都在滤波器的中心频率附近Q值影响滤波器的插入损耗1。
当确定滤波器的中心频率、带宽、插入损耗、波纹、带外抑制时可以通过切比雪夫带通原型滤波器查表可以计算滤波器节数、耦合常数、群时延、单腔谐振频率、单腔Q值等2。
f01
l2p1λ4p123…2
Q03
Δωω2ω14
KijΔω5
式中f0为14波长同轴谐振器的谐振频率c为光速l为电磁波在谐振器中传播方向的长度εr为相对介电常数Q0为同轴腔的品质因数δ为损耗角h为同轴腔的高度a为调谐
f钉外半径b为谐振杆内半径谐振杆使用加载电容时谐振杆长度会变短ω1和ω2为滤波器的通带边缘频率Δω为滤波器的相对带宽gi、gj为原型滤波器值Kij为第i谐振腔和第j谐振腔之间的耦合系数3。
2滤波器的设计和仿真
滤波器的指标要求
1工作频率1GHz135GHz
2驻波比≤15
3插入损耗≤05dB
4带外抑制≥05GHz≥405GHz
5承受功率≥500瓦连续波。
使用查表计算的方法设计滤波器过程比较繁琐本设计采用同轴腔体滤波器公式计算软件算出初值。使用HFSS仿真软件对同轴腔体滤波器建立模型如图2所示。对调谐钉伸入调谐杆的长度、调谐杆之间的间距分别设置变量进行分步优化。
3滤波器测试
根据滤波器仿真优化数据对滤波器进行加r