腔体滤波器高功率微波击穿特性研究
发布时间：2020-08-26 19:38
【摘要】：腔体滤波器由于插损小、带外抑制度高,常用于窄带接收机中。腔体滤波器的功率容量特性是微波工程应用中一个重要的关注点。绝大多数文献研究主要侧重于腔体滤波器在连续波或长脉冲条件下微波击穿特性,而对于窄带高功率微波电磁环境下腔体滤波器瞬态窄脉冲击穿效应研究很少。论文的研究工作有助于了解和掌握腔体滤波器高功率微波击穿效应机理规律,为窄带接收机高功率微波防护提供技术基础。以S波段梳状线腔体滤波器为例,使用微波器件击穿模拟软件SPARK3D和三维粒子模拟软件CHIPIC进行了滤波器微波脉冲功率容量研究,仿真计算了大气压强、金属材料、器件温度对功率容量的影响,着重分析了击穿阈值规律与微波脉宽、微波功率参数之间的关系;设计并加工了腔体滤波器模型,开展了高功率微波击穿效应试验。模拟仿真与试验研究表明:SPARK3D可以给出腔体滤波器长脉冲或连续波功率容量估算,但无法完成瞬态窄脉冲击穿模拟;CHIPIC具备瞬态微波击穿模拟能力,仿真结果趋势与试验数据吻合,可应用于HPM电磁环境下微波器件击穿效应模拟研究。不同微波脉冲波形参数下三维粒子模拟数据分析显示:相同功率下随着脉宽的增加,腔体滤波器的状态可由未击穿过渡到临界击穿,最终可能到达完全击穿的状态。在论文考察脉宽参数范围内,击穿功率阈值与微波脉宽近似成反比关系;而相同脉宽下随着功率的增加,腔体滤波器的状态同样可由未击穿过渡到临界击穿,最终可能到达完全击穿。观察高功率微波气体放电击穿的试验数据可以看到明显的尾蚀现象,而且随着端口输入功率的增加,尾蚀现象越明显。此外可估计此S波段梳状线腔体滤波器的HPM击穿阈值约在400W到700W之间。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713
【图文】：
第二章 腔体滤波器设计与实现波器的基础知识现代通信系统中，滤波器是极其重要的器件之一，其主要功能是将离出来，不需要的频率尽量进行幅值上的衰减。以从其在不同频率处的响应来进行划分，滤波器共有四种类型[11]：高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。简述如下：1）低通滤波器：对于指定的频率 f，当信号频率低于 f 时，信号尽量而当信号频率高于 f 时，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(a)；2）高通滤波器：对于指定的频率 f，当信号频率高于 f 时，信号尽量而当信号频率高于 f 时，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(b)；3）带通滤波器：对于指定的频段 a<f<b，当信号频率在此频段中内无失真传输，否则，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(c)；4）带阻滤波器：对于指定的频段 a<f<b，当信号频率不在此频段中量无失真传输，否则，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(d)。
亦可以从滤波器的逼近函数来对滤波器的种类进行划分[12,13]：（1）Butterworth 型滤波器：又称为最平坦型滤波器，其特点即是在通带内响应曲线的起伏在所有的滤波器之中是最平坦的，而且在电路原型上容易实现；（2）Chebyshev 型滤波器：又称通带等波纹滤波器，其特点即是在通带内响应曲线的起伏具有类似波纹的形状，而且在电路原型上较易实现；（3）Elliptic 型滤波器：与 Butterworth 型滤波器和 Chebyshev 型滤波器相比，其特点是具有更陡峭的带外衰减；（4）Bessel 型滤波器：又称为延时最平坦滤波器，其通带内延时特性最平坦，但截止特性很差；（5）Legendre 型滤波器：此类滤波器其截止特性优于 Butterworth 型滤波器，且可用较小的器件值实现。对于微波滤波器来讲，由于其是一种分布参数式的器件，因此可以对其进行结构上的划分，工程实践上主要有三种结构的滤波器：微带传输线结构的滤波器，腔体结构的滤波器，波导结构的滤波器。见图 2-2。
(d)图 2-3 四种排列方式的低通原型滤波器。（a）甲；（b）乙；（c）丙；（d）丁其中0G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的源端阻抗，1 2, ,...,NG G G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的结构元件值，N1G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的负载端阻抗。一般在工程实践时，对于元件1G 或NG 是串联电感还是并联电容的选择是任意的。需要注意的是当 或 是串联电感时则0G 或N1G 表电导，当 或 是并联电容时则 或 表电阻。2.2.2 Chybyshev 低通原型滤波器网络综合法一般情况下在网络确定的前提下，求任意指定的激励信号所对应的响应的过程被称之为网络分析。而反过来即是网络综合，即在满足一定的响应衰减的指标下，确定网络中每个元件的元件值，即确定 的值。在要求低通原型滤波器通带内具有相对均匀的衰减特性以及阻带衰减更快的前提下，可以使用下面的函数[14]来逼近此种衰减特性
本文编号：2805602
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713
【图文】：
第二章 腔体滤波器设计与实现波器的基础知识现代通信系统中，滤波器是极其重要的器件之一，其主要功能是将离出来，不需要的频率尽量进行幅值上的衰减。以从其在不同频率处的响应来进行划分，滤波器共有四种类型[11]：高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。简述如下：1）低通滤波器：对于指定的频率 f，当信号频率低于 f 时，信号尽量而当信号频率高于 f 时，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(a)；2）高通滤波器：对于指定的频率 f，当信号频率高于 f 时，信号尽量而当信号频率高于 f 时，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(b)；3）带通滤波器：对于指定的频段 a<f<b，当信号频率在此频段中内无失真传输，否则，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(c)；4）带阻滤波器：对于指定的频段 a<f<b，当信号频率不在此频段中量无失真传输，否则，对此信号进行大幅衰减。见图 2-1(d)。
亦可以从滤波器的逼近函数来对滤波器的种类进行划分[12,13]：（1）Butterworth 型滤波器：又称为最平坦型滤波器，其特点即是在通带内响应曲线的起伏在所有的滤波器之中是最平坦的，而且在电路原型上容易实现；（2）Chebyshev 型滤波器：又称通带等波纹滤波器，其特点即是在通带内响应曲线的起伏具有类似波纹的形状，而且在电路原型上较易实现；（3）Elliptic 型滤波器：与 Butterworth 型滤波器和 Chebyshev 型滤波器相比，其特点是具有更陡峭的带外衰减；（4）Bessel 型滤波器：又称为延时最平坦滤波器，其通带内延时特性最平坦，但截止特性很差；（5）Legendre 型滤波器：此类滤波器其截止特性优于 Butterworth 型滤波器，且可用较小的器件值实现。对于微波滤波器来讲，由于其是一种分布参数式的器件，因此可以对其进行结构上的划分，工程实践上主要有三种结构的滤波器：微带传输线结构的滤波器，腔体结构的滤波器，波导结构的滤波器。见图 2-2。
(d)图 2-3 四种排列方式的低通原型滤波器。（a）甲；（b）乙；（c）丙；（d）丁其中0G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的源端阻抗，1 2, ,...,NG G G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的结构元件值，N1G 表示低通滤波器经阻抗归一化后的负载端阻抗。一般在工程实践时，对于元件1G 或NG 是串联电感还是并联电容的选择是任意的。需要注意的是当 或 是串联电感时则0G 或N1G 表电导，当 或 是并联电容时则 或 表电阻。2.2.2 Chybyshev 低通原型滤波器网络综合法一般情况下在网络确定的前提下，求任意指定的激励信号所对应的响应的过程被称之为网络分析。而反过来即是网络综合，即在满足一定的响应衰减的指标下，确定网络中每个元件的元件值，即确定 的值。在要求低通原型滤波器通带内具有相对均匀的衰减特性以及阻带衰减更快的前提下，可以使用下面的函数[14]来逼近此种衰减特性
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
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4 吴须大,杨军;腔体滤波器与低气压放电[J];空间电子技术;2001年04期
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1 王辉辉;PIC/MCC方法及其在气体放电中的应用研究[D];电子科技大学;2016年
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1 谢睦宽;小型腔体滤波器设计技术研究[D];电子科技大学;2011年
本文编号：2805602
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