分布參數濾波器原理及設計方法

當電路的工作頻率比較高（大約300MHz 以上）時，電路的寄生參數（如電容器引腳產生的寄生電感）值不可忽視，甚至占主導作用，集總參數元件不再適用於構造高頻電路，而應該用分布參數元件取而代之。 雖然分布參數元件和集總參數元件在構造上有很大區別，但是電路的原理是完全壹樣的。對於濾波器也是如此，理論上，分布參數濾波器設計思路就是先設計出符合指標的集總參數濾波器（LC 濾波器），再將集總參數濾波器中的集總參數元件（電感和電容）用分布參數元件替換即可，但是，實際上並不是這麽容易，因為並不存在能等效為純電容和純電感這樣的分布參數元件，所以用集總參數濾波器通過元件替換的方法得到分布參數濾波器會受到很大限制。 因此分布參數濾波器設計需要其他方法，本章主要是介紹用耦合矩陣的方法設計濾波器，這種方法是基於上壹章介紹的濾波器設計經典方法（即低通原型濾波器轉換的方法）基礎上發展而來的，用來設計分布參數濾波器很方便。

分布參數元件

布參數電路是由分布參數元件構成的，這些元件的實質是不同形式的傳輸線，根據微波技術基礎的知識可以通過改變傳輸線的長度、終端結構（如開路或短路）、橫截面來使傳輸線的端口呈現出不同的輸入阻抗，如果將這樣的傳輸線的輸入阻抗構造成電抗形式，那麽它的端口就有電抗元件（電容或電感）的特征，而濾波器是由電抗元件構成的，所以傳輸線就可以構成濾波器。 本節介紹幾種常用的分布參數元件。常見的分布參數電路是微帶線和矩形波導，SIW 結構作為波導工作原理的特殊微帶線也是分布參數電路的壹種.

壹般微帶線

微帶線立體圖如圖 3-1 所示，它是傳輸線的壹種，由上導體、介質、下導體組成，介質的作用是隔離上下導體，下導體通常接地，上導體上流過的電流和對地（即下導體）的電壓，以及由電流在附近（空氣和介質中）產生的電磁場就是微帶線傳播的信號。 微帶線上導體的寬度W 、介質厚度 h 和介質的相對介電常數 決定了微帶線的特征阻抗

微帶電感

比較窄的微帶線（即上導體寬度W 較小的微帶線）的特征阻抗較大，這樣的微帶線叫做高阻線，同理，比較寬的微帶線叫做低阻線。高阻線可以等效為壹個電感，因為它線寬比較窄，容易在空間中產生較多的電磁場，像電感壹樣儲能。

微帶電容

與高阻線可以等效為電感類似，低阻線也可以等效為電容，低阻線可以等效為壹個接地電容，因為它線寬比較寬，可以和下導體構成壹個平行板電容器。

? 矩形腔體元件

矩形諧振腔

SIW 結構元件

壹般 SIW 結構

SIW 諧振器

用較密集的金屬通孔將微帶線圍壹周，在通孔墻和微帶上下導體之間形成壹個近似長方體的介質空間，這個空間可以作為矩形諧振器使用，如圖 3-3

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