第一章 微波滤波器的地位、发展和选用
1.1 概述
滤波器是无线电技术中许多设计问题的中心，可利用它们来分开或组合不同的频率，如在
变频器、倍频器以及多路通信中。电磁波频谱是有限的，且须按应用加以分配;而滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。 在
阻抗匹配中也有象滤波器的网络，如在两个不同特性阻抗的传输线之间，或在有内阻的发生器与电抗负载（如参量
放大器中的
二极管）之间。 有时需要得到一定的相位（或时延）特性，如脉冲压缩或展宽，或补偿其他滤波器或色散结构（如一段波导）所产生的相位失真等，也需要滤波器。总之，从超长波经微波到光波以上的所有电磁波段，都需要滤波器。
从传输线的观点，或从集总参数滤波器的观点，都可以研究微波滤波器。实践证明，后一观点对微波滤波器的总体设计更为有用。
微波滤波器可以按不同的观点进行分类; 按作用分类（如带通、带阻等）;按结构分类（如同轴线、波导等）;按工作方式分类（如反射式、吸收式等）;按应用分类（如可调或固定调谐的）；按加载方式分类（如单终端的、双终端的等）; 按能量形式分类（电磁的、自旋波的、声的等）;按频带大小分类（如宽带、窄带等）;按功率容量分类（如大功率、低功率）等等。显然这些分类，多少有些随意性，因而在各种分类方式间都会有相当的重迭。
实用中对微波滤波器的要求是各种各样的，人们也抱着不同的目的来查阅有关滤波器的资料。有的人 为了设计某一体系需要了解各种微波滤波器的结构、性能和选用原则，有的人却要为某一部件选用特定的滤波器或寻找满足其特殊要求的设计方法，还有的则要求为其他微波元件、器件的设计查寻方法或工具等等。因此本章的目的是∶
（1）对微波滤波器提供一个纲要性的介绍，以便从品种繁多、性能各异的微波滤波器中，选用所需的结构和设计方法。
（2）简要地过论微波滤波器在微波工程中的地位、发展和应用，以使读者明确，本书的对象不仅是微波滤波器的研制人员，而且可能为更广大的读者服务，例如需要宽频带
天线馈电设备的天线研制人员;需要宽频带阻抗匹配装置的微波电子器件的研制人员;需要微波时延网络的总体工程技术人员，以及其他特殊微波
电路设计的广大工程技术人员等等。
1.2 微波滤波器的进展
在微波技术突飞猛进的发展中，微波滤波器是一个极其活跃的分支，以至要想全面而详尽的讨论其进展，需要相当的篇幅，这里只对近年来的主要进展和发展趋势作一简单的概括：
1.从个别应用到一般应用
如果考虑到一个微波空腔谐振器就是一个微波滤波器的基本单位的话，可以说它也是微波技术中研究最早的基本课题之一。但事实上或者是由于初期微波设备所承担的任务还较低级，或者是由于微波滤波器的分析、设计和制造均很繁难，因此，当初入们宁可直接应用单腔谐振器，而较少地把它们组合成具有更为优良性能的微波滤波器。 但是随着微波理论和技术的发展，微波波段中电子设备的增多、频谱的拥挤，加之电子对抗技术的普遍应用，促使微波滤波器在应用的广度和深度上都进展极大。 这点带着设计任务来阅读本书的读者，一定是深有感受的。而本章后面几节也将对一些基本应用作一番讨论。
2. 设计方法从繁到简、从粗糙到精确
过去人们用场与波的方法对一些简单的微波滤波器结构进行分析和设计，已感相当困难。 而现在却可以成套地应用现代网络综合理论成果，顺利地进行各种微波滤波器的综合了，并有电子计算机所解出的大量的曲线和数据可用，简化了人工计算，提高了设计精度。
3. 型式多样和元件化、标准化
由于应用的广泛和设计制造工艺的进展，微波滤波器已从极少的几个品种发展到数以十计的结构类型。一些常用的结构已元件化和标准化。印刷电路式或微波
集成电路式的微波滤波器亦开始广泛研制。
1.3 微波滤波器的流程图
微波滤波器的品种繁多，性能各异，而实用中对微波滤波器的要求又各不相同，因此，为了帮助设计者根据不同的需要来选择微波滤波器的类型、结构和设计方法，下面两节将对此作一些简要的评述。
图1.3-1 中以流程图的形式归纳了各种直接用干滤波目的的微波滤波器及其设计关系，它们绝大部分在本书上册中都作了研究。图中注出了所在章节，以便设计时查找。直接从流程图中读者就可概括了解到滤波器的类型（例如是带通还是带阻，是宽带还是窄带等），设计该种滤波器的方法（例如是准确设计，还是近似设计，有无现成数据表可查等），以及各种微波滤波器在结构上和设计方法上的演变关系和联系。
为了加深对该图的了解，下面作几，点补充说明∶
（1）图中的大多数滤波器虽然都用平行双导线或带状线表示，但情况绝不仅此，其中许多滤波器也可制成波导、同轴线或同轴线带状线混合形式，那样不仅能达到同样（甚至更好）的性能，而且有时结构会更加紧凑。事实上双导线构成的滤波器，除了在微波低端偶有使用外，一般是不太使用的。但它在表示滤波器的结构原理上比较明确，故不仅在本图中而且在今后具体滤波器的分析中，经常用作
原理图。
（2）图中只表示了极少几种低通或
高通滤波器，这是因为微波滤波器事实上只适用于某一波段（既无需扩展到0，也无法扩展到oo），对其显示出通、阻特性。而所谓"低通""高通"，都不过是相对而言罢了。对于低通，也许尚可解释，因为有时需要某种滤波器结构可以通过直流。而对于频带扩展到无限大的高通，则根木无法实现。实用中，是把微波宽带带通滤波器作为膺高通滤波器使用的。
（3）区别于低频滤波器，微波滤波器的主要特点之一就是其尺寸可与波长相比拟（习惯上称之为"可公度"）。因而当波长（从而频率）变化时，它必然表现出周期特性，即滤波器除主响应外，还有周期性的副响应。因此，其第二个附加响应的位置（或者说它与主响应的距离）常是一个十分重要的指标。今后，在比较各种滤波器性能时，常用osen 来表示带通滤波器第二通带的中心频率，而用 oss来表示带阻滤波器第二阻带的中心频率。 例如图中（W）圆中的带通滤波器，其 osez可做到 5w，或更高，因而实用于需要宽阻带的带通滤波器的场所。
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发表于 2021-8-19 17:20:30
