【摘要】：腔體濾波器由于插損小、帶外抑制度高,常用于窄帶接收機中。腔體濾波器的功率容量特性是微波工程應(yīng)用中一個重要的關(guān)注點。絕大多數(shù)文獻研究主要側(cè)重于腔體濾波器在連續(xù)波或長脈沖條件下微波擊穿特性,而對于窄帶高功率微波電磁環(huán)境下腔體濾波器瞬態(tài)窄脈沖擊穿效應(yīng)研究很少。論文的研究工作有助于了解和掌握腔體濾波器高功率微波擊穿效應(yīng)機理規(guī)律,為窄帶接收機高功率微波防護提供技術(shù)基礎(chǔ)。以S波段梳狀線腔體濾波器為例,使用微波器件擊穿模擬軟件SPARK3D和三維粒子模擬軟件CHIPIC進行了濾波器微波脈沖功率容量研究,仿真計算了大氣壓強、金屬材料、器件溫度對功率容量的影響,著重分析了擊穿閾值規(guī)律與微波脈寬、微波功率參數(shù)之間的關(guān)系;設(shè)計并加工了腔體濾波器模型,開展了高功率微波擊穿效應(yīng)試驗。模擬仿真與試驗研究表明:SPARK3D可以給出腔體濾波器長脈沖或連續(xù)波功率容量估算,但無法完成瞬態(tài)窄脈沖擊穿模擬;CHIPIC具備瞬態(tài)微波擊穿模擬能力,仿真結(jié)果趨勢與試驗數(shù)據(jù)吻合,可應(yīng)用于HPM電磁環(huán)境下微波器件擊穿效應(yīng)模擬研究。不同微波脈沖波形參數(shù)下三維粒子模擬數(shù)據(jù)分析顯示:相同功率下隨著脈寬的增加,腔體濾波器的狀態(tài)可由未擊穿過渡到臨界擊穿,最終可能到達完全擊穿的狀態(tài)。在論文考察脈寬參數(shù)范圍內(nèi),擊穿功率閾值與微波脈寬近似成反比關(guān)系;而相同脈寬下隨著功率的增加,腔體濾波器的狀態(tài)同樣可由未擊穿過渡到臨界擊穿,最終可能到達完全擊穿。觀察高功率微波氣體放電擊穿的試驗數(shù)據(jù)可以看到明顯的尾蝕現(xiàn)象,而且隨著端口輸入功率的增加,尾蝕現(xiàn)象越明顯。此外可估計此S波段梳狀線腔體濾波器的HPM擊穿閾值約在400W到700W之間。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN713
【圖文】：

第二章 腔體濾波器設(shè)計與實現(xiàn)波器的基礎(chǔ)知識現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，濾波器是極其重要的器件之一，其主要功能是將離出來，不需要的頻率盡量進行幅值上的衰減。以從其在不同頻率處的響應(yīng)來進行劃分，濾波器共有四種類型[11]：高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。簡述如下：1）低通濾波器：對于指定的頻率 f，當信號頻率低于 f 時，信號盡量而當信號頻率高于 f 時，對此信號進行大幅衰減。見圖 2-1(a)；2）高通濾波器：對于指定的頻率 f，當信號頻率高于 f 時，信號盡量而當信號頻率高于 f 時，對此信號進行大幅衰減。見圖 2-1(b)；3）帶通濾波器：對于指定的頻段 a<f<b，當信號頻率在此頻段中內(nèi)無失真?zhèn)鬏�，否則，對此信號進行大幅衰減。見圖 2-1(c)；4）帶阻濾波器：對于指定的頻段 a<f<b，當信號頻率不在此頻段中量無失真?zhèn)鬏�，否則，對此信號進行大幅衰減。見圖 2-1(d)。

亦可以從濾波器的逼近函數(shù)來對濾波器的種類進行劃分[12,13]：（1）Butterworth 型濾波器：又稱為最平坦型濾波器，其特點即是在通帶內(nèi)響應(yīng)曲線的起伏在所有的濾波器之中是最平坦的，而且在電路原型上容易實現(xiàn)；（2）Chebyshev 型濾波器：又稱通帶等波紋濾波器，其特點即是在通帶內(nèi)響應(yīng)曲線的起伏具有類似波紋的形狀，而且在電路原型上較易實現(xiàn)；（3）Elliptic 型濾波器：與 Butterworth 型濾波器和 Chebyshev 型濾波器相比，其特點是具有更陡峭的帶外衰減；（4）Bessel 型濾波器：又稱為延時最平坦濾波器，其通帶內(nèi)延時特性最平坦，但截止特性很差；（5）Legendre 型濾波器：此類濾波器其截止特性優(yōu)于 Butterworth 型濾波器，且可用較小的器件值實現(xiàn)。對于微波濾波器來講，由于其是一種分布參數(shù)式的器件，因此可以對其進行結(jié)構(gòu)上的劃分，工程實踐上主要有三種結(jié)構(gòu)的濾波器：微帶傳輸線結(jié)構(gòu)的濾波器，腔體結(jié)構(gòu)的濾波器，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的濾波器。見圖 2-2。

(d)圖 2-3 四種排列方式的低通原型濾波器。（a）甲；（b）乙；（c）丙；（d）丁其中0G 表示低通濾波器經(jīng)阻抗歸一化后的源端阻抗，1 2, ,...,NG G G 表示低通濾波器經(jīng)阻抗歸一化后的結(jié)構(gòu)元件值，N1G 表示低通濾波器經(jīng)阻抗歸一化后的負載端阻抗。一般在工程實踐時，對于元件1G 或NG 是串聯(lián)電感還是并聯(lián)電容的選擇是任意的。需要注意的是當 或 是串聯(lián)電感時則0G 或N1G 表電導(dǎo)，當 或 是并聯(lián)電容時則 或 表電阻。2.2.2 Chybyshev 低通原型濾波器網(wǎng)絡(luò)綜合法一般情況下在網(wǎng)絡(luò)確定的前提下，求任意指定的激勵信號所對應(yīng)的響應(yīng)的過程被稱之為網(wǎng)絡(luò)分析。而反過來即是網(wǎng)絡(luò)綜合，即在滿足一定的響應(yīng)衰減的指標下，確定網(wǎng)絡(luò)中每個元件的元件值，即確定 的值。在要求低通原型濾波器通帶內(nèi)具有相對均勻的衰減特性以及阻帶衰減更快的前提下，可以使用下面的函數(shù)[14]來逼近此種衰減特性

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本文編號：2805602