利用汉宁窗设计一个带通滤波器，详细讲解：如何设计一个带通滤波器

很多朋友对利用汉宁窗设计一个带通滤波器，详细讲解：如何设计一个带通滤波器不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

带通滤波器是一个太宽泛的概念，窄带和宽带，LC/微带/同轴/波导/介质。谐振器的各种模式，耦合结构的各种模式。但无论如何变化，有两个概念是无法回避的；谐振和耦合，各种设计方法也是针对如何准确确定谐振频率和谐振器之间的耦合。各种技术进步也旨在寻找更小和更高Q的谐振结构。

同时，为什么我这么喜欢滤镜？滤波器是微波的基本器件。在之前的论文中已经证明了任何宽带匹配网络都是滤波器结构，我对微波的感觉从这个器件中受益匪浅。波导同轴转换是滤波器结构，偏振转换器是滤波器结构，OMT是滤波器结构，功分器也可以是滤波器结构。

甚至天线也是滤波器结构(匹配50欧姆的自由空间阻抗)。你也可以通过组合滤波器和衰减器来设计均衡器。

经过大量的实践，我们有了大量的不同结构的谐振结构和耦合结构的概念。在微波有源产品的设计中，你可以感觉到信号可能会从那些地方跑来跑去，你可以让你的链接更加干净有序。以后打算总结有价值的滤镜设计思路。今天，我以1805 MHz至1880 MHz的5阶同轴梳状滤波器为例，说明如何设计简单的带通滤波器。1.带通滤波器的设计步骤

一个带通滤波器要遵循以下设计步骤：1.1)指标分析，初步方案规划：多少级谐振，Q值多大，什么样的结构形式。这些都可以通过couple-fil来进行，结构形式所能达到的功率容量/温度特性/Q值等物理特性需要根据经验来判断。一般情况下，Q值为：微带/LC:一个数量级约为50 ~ 200；悬浮带状线/螺旋滤波器/TEM介质：200~ 800左右；同轴梳线：800 ~ 2000；波导：6000左右。

Te01电介质：1000 ~ 20000。1.2)结构规划：结构规划是产品设计中非常重要的一步。通过结构规划，你可以确定谐振器如何排列，什么样的耦合方式合适，为后续设计指明方向。1.3)仿真1.4)绘图本文主要介绍如何进行快速仿真设计。2.滤波器模拟步骤

目前有很多软件可以直接计算出滤波器结构尺寸的初始值(Ansoft Designer/ADS/GENERSYS/u wave等。).本文介绍了如何逐步确定结构尺寸。2.1)通过本征模确定单个谐振腔的尺寸在计算本征模之前，我们可以通过计算传输线波长来粗略估计谐振腔长度，但是很多时候产品尺寸是有限的，所以只能在有限的范围内设计谐振腔。图1本征模频率和Q值的仿真结果2.2)确定输入耦合抽头的位置。

图2有两种方法可以确定5阶1840MHz BW80M滤波器的理想设计参数的输入耦合。一种是回波群时延模式，另一种是外接Q值模式(只需用PML端口和本征模来模拟Q值)。本文用群延迟法确定输入耦合。模型和结果如图3所示(第二个谐振器失谐或未显示)，抽头位置约为5.5毫米。图3输入耦合模拟3.3)确定级间耦合大小

确定级间耦合也有两种方法，即耦合系数法和群时延法。在耦合系数法中，使用双谐振器本征模模拟两个模式，耦合系数由(f12- f22) /(f12 f22-F22)计算。本文采用群延时法。查找图2中的表格，我们知道12耦合群延迟需要10.5ns，23耦合群延迟需要21ns。

有许多方法可以改变级间耦合，这可以通过调整两个谐振器之间的距离，通过在固定距离处添加脊或窗口，以及为了方便起见在这里通过改变谐振器之间的距离来实现。将第二级谐振器的高度调整到与第一级谐振器相同的高度。通过扫描两个谐振器之间的距离，可以找到合适的耦合参数。

模型和第一次扫描的结果如图4所示。在第一次扫描期间，发现两个频率不对齐(群延迟模式不匹配)，因为输入耦合对一阶谐振频率有牵引作用。选择间距，例如LS1=14mm，并微调谐振器2的高度，以使群延迟图案对称。扫描结果如图5所示。图4级间耦合第一次扫描图5级间耦合第二次扫描

根据第二次扫描，谐振器2的高度为27.3mm，12个谐振器之间的距离为14.5mm，23个谐振器之间的距离略大于16，这里为16.5 mm。这可以拓宽扫描范围，并获得更精确的值。2.4)整个滤波器模型的初步模拟通过前面的步骤已经获得了谐振器尺寸和耦合尺寸，现在可以将这些尺寸带入模型中用于整个滤波器模拟。模型和初步结果如图6所示。可以看到滤波器的形状已经基本出来了，驻波略差。

这是因为在增加了12和23的耦合之后，谐振器2和3的频率将被拉动。通常滤波器中间的谐振器大小基本相同。这里让h3=h2再扫描一遍，结果应该会更好。看一次扫描的结果。图6滤波器初步模拟结果图7轻微扫描后的结果h2的高度。

实际上，由于腔体滤波器的调谐装置种类繁多，现阶段基本不需要对模型进行非常精细的优化，图纸直接加工即可。出图时稍微降低一些谐振器的高度，以免加工出来的产品频率太低无法调试。所有其他类型的滤波器都可以通过这些步骤精确设计。

以上知识分享希望能够帮助到大家！