微波濾波器是應用在微波波段的濾波器,主要作用是抑制不需要的信號,只讓需要的信號通過。
因此,濾波器是一種具有選擇作用的二端口網(wǎng)絡。理想的濾波器應該在其通帶范圍內(nèi)使信號完全被傳輸,在阻帶范圍內(nèi)使信號完全被過濾,但是實際上不可能是完全理想的。
在其通帶內(nèi)的衰減不可能處處為零,在阻帶和通帶交界的頻率處衰減也不可能從零突變至無限大。組成濾波器的電子元件通常為電抗元件,這些元件都是頻率的連續(xù)函數(shù),不會在某一頻率發(fā)生突變。
按照衰減特性,濾波器可分為低通、高通、帶通和帶阻。濾波器元件數(shù)量越多,衰減特性越接近理性特性。
四種濾波器特性曲線
對于低通濾波器和高通濾波器來說,電路中的元件數(shù)量就是濾波器的階數(shù)。以低通濾波器為例,其電容輸入式電路如下圖所示。
電路圖
設定截止頻率為2.5GHz,輸入各元件數(shù)值后(設定信號源幅值為1),在較低頻時,如10Hz時,其原始波形和通過濾波器后的波形如圖所示。
原始波形
通過濾波器后
可以看出,波形無太大變化,頻率為1GHz時,如下圖所示
原始波形
通過濾波器后
當頻率增大到超出截止頻率后(5GHz),波形如下圖所示
原始波形
通過濾波器后
低通濾波器電路是由一些串聯(lián)電感和并聯(lián)電容相間連接而成。對于同軸線來說,外導體直徑確定的情況下,內(nèi)導體直徑越小,特性阻抗越大,可等效為串聯(lián)電感;內(nèi)導體直徑越大,特性阻抗越小,可等效為并聯(lián)電容。因此,可用高低阻抗的同軸線來實現(xiàn)低通濾波器。設定好參數(shù)變量后建立模型。
結(jié)果如下圖所示
理想的電路并未考慮高低阻抗的不連續(xù)性,需要對模型進一步優(yōu)化。
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