微波射频滤波器分类及性能指标

2019-07-12 16:40:19 来源:CNTR
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三、同轴滤波器
同轴腔滤波器体积小、Q值较高,温度稳定性好,特别适合于窄带应用。可实现带宽为0.5%~3%,广泛应用于各种军、民用电子系统。
 
主要性能指标:
 
● 频率范围:800MHz~16GHz
 
● 带宽:0.1%~10%
 
● 插入损耗:0.5~25dB(随带宽不同而不同)
 
● 输入输出形式:SMA、N、L16等
 
● 输入输出驻波:1.4:1
 
● 温度:-55~+85℃
 
同轴腔滤波器广泛应用于通信、雷达等系统,按腔体结构不同一般分为标准同轴、方腔同轴等。同轴腔体具有Q值高、易于实现的特点,特别适用于通带窄、带内插损小、带外抑制高的场合。这类滤波器非常适合大规模生产,因此成本也非常低廉。但要在10 GHz以上使用时,由于其微小的物理尺寸,制作精度很难达到。具体的设计有方法负阻线子网络构造了多腔耦合的同轴带通滤波器电路模型;同轴腔体滤波器温度补偿法;阶跃阻抗谐振器等。
 
四、波导滤波器
波导滤波器Q值高,插损小,温度稳定性好,特别适合于窄带应用。在1.7~26GHz的频率范围内可实现0.2%~3.5%带通滤波,在各种要求高性能滤波特性的军用电子产品中被广泛使用。
 
主要性能指标:
 
● 频率范围:2~4GHz
 
● 带宽:0.1%~20%
 
● 插入损耗:0.5~3dB(随带宽不同而不同)
 
● 输入输出形式:SMA、N、L16等
 
● 输入输出驻波:1.3:1
 
● 温度:-55~+85℃
 
波导型滤波器由于其Q值高,损耗小,功率容量大等优点而广泛应用于微波毫米波通信、卫星通信等系统中。近年来微波技术的快速发展对该类滤波器的尺寸、阻带特性等指标都提出了越来越高的要求。
 
通常可用直接耦合半波长谐振腔结构来构造波导型滤波器,但由于高次模的影响,这种类型的滤波器第二通带很近,频率高端阻带性能较差。采用1/4波长传输线耦合谐振膜片结构,可对此进行改善。通过选择合适的膜片尺寸,使各谐振膜片谐振在同一频率上,但具有不同的Q值,可使其第二通带位置变远,从而显著提高其阻带特性。另外,1/4波长传输线耦合谐振膜片型(以下简称谐振膜片型)滤波器还具有尺寸小的优点,其总长度比直接耦合半波长谐振腔型(以下简称半波长型)缩短近40%。与半波长型相比较,谐振膜片型带通滤波器的尺寸缩短了38.4%,且具有更宽的阻带。
 
波导带通滤波器还应用在各种微波多工器上,但其最大缺点是尺寸明显比其他可应用在微波段的谐振器大。
 
五、梳状线腔滤波器
梳状线滤波器标准响应为0.05dB波纹切比雪夫响应,具有体积小,Q值适中的特点。在0.5-12GHZ的频率范围内可实现0.5%-30%的相对带宽,广泛应用于各种军、民用电子产品。
 
主要性能指标:
 
● 频率范围:500MHz~6GHz
 
● 带宽:1%~20%
 
● 插入损耗:0.5~2dB(随带宽不同而不同)
 
● 输入/输出阻抗:50欧姆
 
● 输入/输出驻波:VSWR≤1.5:1
 
● 温度:-50~+85摄氏度
 
外形:外形尺寸因频率、带宽、插损、及节数的不同而不同,无固定尺寸
输入输出形式:SMA、N、L16等
 
为了减小尺寸,并且使设计简单,适合规模化生产,采用λ/4谐振线在高介电常数基片上直接制作一种微带滤波器,即梳状线腔滤波器。它利用交叉耦合方法提高通带边缘的陡度,同时在微带谐振器中应用了屏蔽线,减弱了由高介电常数带来的强耦合。
 
常用的微带线滤波器结构,有交指、梳状及发卡型等形式.所谓“梳状线滤波器”,其谐振器是由一端短路、一端经过一集总电容接地的一些平行耦合线所组成的结构.在此滤波器中,谐振器间的耦合由平行耦合线间的边缘场得到。
 
但是,梳状线滤波器存在温度漂移的缺点。
 
六、螺旋腔滤波器
主要性能指标:
 
● 频率范围:30MHz~1.2GHz
 
● 带宽:0.1%~20%
 
● 插入损耗:0.5~3.5dB(随带宽不同而不同)
 
● 输入输出形式:SMA、N、L16等
 
● 输入输出驻波:1.5:1
 
目前采用的一些滤波器技术如压电晶体共振器,其同轴振荡器体积太大,不适合VHF以及UHF频段的应用。在VHF,UHF频段,螺旋滤波器具有高Q值和较小的设计参数,可使设计的振荡器由一个1/4λ的同轴谐振器装配而成。由于螺旋滤波器具有较强的耦合性能和高Q值,可承受高的功率容量,因此广泛应用在较低的射频大功率电路设计中。其缺点是螺旋耦合结构的边界条件很复杂,用电磁场数值方法进行计算的复杂度和计算量都非常大,因此实现设计比较困难。
 
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