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电子发烧友网>电子资料下载>电子论文>射频无线论文>加载周期性脊波导的E面滤波器设计解析

加载周期性脊波导的E面滤波器设计解析

2017-11-14 | rar | 0.5 MB | 次下载 | 1积分

资料介绍

1 引言
  E面插片波导滤波器由于损耗小、高Q值,成本低,加工方便,适合批量生产从而得到广泛的应用。尽管有很多优点,但是也存在着带外衰减缓慢,阻带较窄,有时尺寸过大等缺点,限制了它在很多地方的应用。为了克服E面插片波导滤波器的缺点,本文提出了一种新型的具有高度选择性的滤波器结构,即将E面插片波导和脊波导结合起来,在E面插片滤波器的谐振器中嵌入周期性的脊波导结构,实现了带外衰减快,尺寸小的特点。
  不同类型的周期性结构具有不同的特性,一直以来都是热点研究课题。在滤波器中加入周期性结构就可以使得滤波器具有尺寸减小,提高带外衰减的效果。这是由于周期性结构的慢波效应引起的:相对于在均匀传输线中传播的波,慢波的相速和波导波长明显的减小了,因此半波长谐振器的长度也相应的减小。同时由于慢波的散射关系,实现了带外衰减特性的提高。
  E面插片波导和脊波导组成的周期性结构是一种很容易实现的结构,如图1所示,在E面插片滤波器的谐振器中级联具有等间隙的脊波导,用这种周期性结构代替矩形波导中的谐振器。本文提出的新结构和标准E面插片滤波器很相似,除了具有E面插片滤波器的一般优点外,还具有带外衰减快,尺寸小的优点。
  加载周期性脊波导的E面滤波器设计解析
  加载周期性脊波导的E面滤波器设计解析
  图1 加载脊波导的E面滤波器
  2 理论分析
  对于本文的新滤波器结构,将其分成两个模块进行分析,E面插片模块和矩形波导-双脊波导模块,主要的分析方法是模式匹配法。E面插片结构的模型如图2所示,膜片的厚度为t,长度为w,横截面为a*b,插片平面与波导窄边平行。
  加载周期性脊波导的E面滤波器设计解析
  图2 E面插片结构
  由于不连续性在x方向,y方向上是连续的,所以受TE10模激励时,在不连续处只会激励TEm0模式。将各区域中沿+Z和-Z方向传播的所有模式考虑在内,当时,I区和II区、I区和III区在分界面Z=0处的横向电场和磁场满足边界条件的连续性,从而通过模式展开求解膜片结构的散射参数,具体计算过程可参考相关文献。
  脊波导结构的模型如图3所示,脊波导中TE和TM模式都存在,其最低模式的场结构与矩形波导中的主模很相似,只是在凸出部分的电场更为集中,棱角处有不均匀的电场,而在脊的两侧磁场也更为集中。由于凸缘的作用,相当于将矩形波导的宽边加大,因此其最低模的截止波长更长,与次低模的截止波长相差也就更大,因此单模工作的频带更宽,即在同一频率的情况下,脊波导的尺寸更小。
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