濾波器是微波、射頻和通信系統(tǒng)中最常用的器件之一，其功能是在系統(tǒng)中把有用的頻率信號(hào)分離出來(lái)，而把無(wú)用的頻率信號(hào)給濾除掉。按濾波器的幅頻響應(yīng)或衰減特性，微波濾波器可以分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器四種類(lèi)型；按濾波器的結(jié)構(gòu)，常用的微波濾波器可以分為集總LC濾波器、傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)濾波器、腔體濾波器、波導(dǎo)濾波器、交叉耦合濾波器等多種類(lèi)型。在現(xiàn)代微波濾波器設(shè)計(jì)方法中，無(wú)論上述何種類(lèi)型的微波濾波器，都可以由低通原型濾波器設(shè)計(jì)變換而來(lái)。
那么，該門(mén)課程就來(lái)向大家全面、系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代微波濾波器設(shè)計(jì)所涉及到的基本的理論知識(shí)、設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程，包括：濾波器的技術(shù)參數(shù)，低通原型濾波器的分析設(shè)計(jì)，把低通、高通、帶通、帶阻濾波器映射到低通原型濾波器的頻率變換，把集總LC元件濾波器變換成分布式參數(shù)元件（微帶傳輸線(xiàn)、微波腔體、波導(dǎo)、同軸線(xiàn)）結(jié)構(gòu)微波濾波器的變化方法（如K,J變換器、Rachards變換和Kuroda規(guī)則）。通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，為大家設(shè)計(jì)實(shí)際的微帶傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)、腔體結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微波濾波器打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器（又名階梯阻抗或階躍阻抗濾波器，英文名為Stepped Impedence Filter），是一種常用的低通微波濾波器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，應(yīng)用廣泛。
該部分就是專(zhuān)門(mén)來(lái)講解高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的設(shè)計(jì)，以及如何使用CST軟件來(lái)仿真分析高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的性能。課程從以微波濾波器綜合設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的原型電路設(shè)計(jì)法出發(fā)，全面透徹地講解了高低阻抗線(xiàn)微波濾波器的工作原理和設(shè)計(jì)計(jì)算；并通過(guò)具體的設(shè)計(jì)實(shí)例，詳細(xì)介紹了高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的實(shí)際設(shè)計(jì)步驟，同時(shí)演示和講解了使用CST微波工作室仿真分析高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的全過(guò)程。
通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)員快速、全面、透徹地理解高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的設(shè)計(jì)原理，學(xué)會(huì)并掌握高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的設(shè)計(jì)流程和CST仿真分析操作。
1. 課程內(nèi)容介紹
2. 微波濾波器的主要技術(shù)參數(shù)
詳細(xì)介紹表征微波濾波器性能的主要技術(shù)參數(shù)，及其具體定義
3. 低通原型濾波器
集總元件低通原型濾波器是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)綜合法設(shè)計(jì)微波濾波器的基礎(chǔ)，各種類(lèi)型和各種結(jié)構(gòu)的微波濾波器都是根據(jù)低通原型濾波器變換而來(lái)。本講就來(lái)詳細(xì)講解什么是低通原型濾波器以及如何得到低通原型濾波器，內(nèi)容包括低通原型濾波器的定義、結(jié)構(gòu)和綜合設(shè)計(jì)方法，以及三種常用的類(lèi)型低通濾波器——巴特沃斯、切比雪夫和橢圓函數(shù)低通原型濾波器的分析設(shè)計(jì)。
4. 頻率變換
低通、高通、帶通和帶阻濾波器在設(shè)計(jì)時(shí)，第一步是要找到滿(mǎn)足其設(shè)計(jì)指標(biāo)的低通原型濾波器。這一講主要講解低通、高通、帶通、帶阻濾波器與低通原型濾波器在頻率域的映射關(guān)系，即頻率變換；通過(guò)頻率變換可以設(shè)計(jì)出與低通、高通、帶通或帶阻濾波器相對(duì)應(yīng)的低通原型濾波器。得到了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)的低通原型濾波器后，還需要對(duì)低通原型濾波器電路元件進(jìn)行反歸一化處理，以得到實(shí)際的集總L、C濾波器電路；這一講也詳細(xì)講解了從低通原型濾波器變換到實(shí)際L、C濾波器的反歸一化過(guò)程。
5. 倒置變換器（K, J變換器）和耦合系數(shù)
在微波頻段，濾波器實(shí)際上多是使用像傳輸線(xiàn)、腔體和波導(dǎo)等結(jié)構(gòu)的分布式參數(shù)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而很少使用集總LC元件電路。設(shè)計(jì)中有多種方法可以實(shí)現(xiàn)用分布式參數(shù)元件結(jié)構(gòu)來(lái)替換集總LC濾波器電路；其中倒置變換器（即K、J變化器）就是實(shí)現(xiàn)分布式參數(shù)元件結(jié)構(gòu)微波濾波器的一種常用的設(shè)計(jì)方法，外部Q和耦合系數(shù)則是諧振結(jié)構(gòu)帶通濾波器的常用設(shè)計(jì)方法。這一講重點(diǎn)講解這兩種方法的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)公式，并通過(guò)一個(gè)微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)微波濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)際講解了倒置變換器的具體設(shè)計(jì)應(yīng)用。
6. Richards變換和Kuroda規(guī)則
Richards變換和Kuroda規(guī)則是實(shí)現(xiàn)傳輸線(xiàn)結(jié)構(gòu)微波濾波器的一種常用的設(shè)計(jì)方法，這一講主要講解Richards變換和Kuroda規(guī)則這一設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)應(yīng)用，并通過(guò)一個(gè)微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)微波濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)際講解了這一設(shè)計(jì)方法的具體過(guò)程。
7. 微波濾波器的設(shè)計(jì)流程和仿真工具
這一講主要介紹微波濾波器設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)流程和微波濾波器設(shè)計(jì)時(shí)常用的仿真分析工具。
8 高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)步驟
詳細(xì)、透徹地介紹高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的工作原理，從以低通原型濾波器為基礎(chǔ)的綜合設(shè)計(jì)法出發(fā)，推導(dǎo)給出高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和低通原型濾波器電路元件值之間的等效關(guān)系，從而給出由低通原型濾波器來(lái)設(shè)計(jì)高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算公式，包括高、低阻抗線(xiàn)特征阻抗的選取以及高、低阻抗線(xiàn)長(zhǎng)度的計(jì)算。
9. 高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例
通過(guò)一個(gè)高低阻抗線(xiàn)微帶低通濾波器的實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)例，并結(jié)合CST軟件中的微帶線(xiàn)計(jì)算工具，來(lái)講解高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器具體的設(shè)計(jì)步驟以及高低阻抗微帶線(xiàn)結(jié)構(gòu)尺寸實(shí)際計(jì)算。
10. 高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的CST仿真分析實(shí)作
實(shí)例演示和講解使用CST仿真分析高低阻抗線(xiàn)微帶濾波器的完整過(guò)程，包括設(shè)計(jì)建模、求解器選擇、激勵(lì)端口設(shè)置、邊界條件設(shè)計(jì)，直至最終給出分析結(jié)果。另外，根據(jù)前面介紹的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)出的高低阻抗線(xiàn)微帶低通濾波器通常會(huì)存在通帶截止頻率偏低的問(wèn)題。在這部分內(nèi)容的最后，還會(huì)講解如何根據(jù)分析結(jié)果來(lái)調(diào)整高低阻抗線(xiàn)濾波器的結(jié)構(gòu)尺寸，以解決通帶截止頻率偏低的問(wèn)題，從而達(dá)到實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。
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