I摘要：隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，頻譜資源的利用日趨緊張，而擁有超寬頻帶的E波段因其在頻譜資源中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，正逐漸受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，濾波器的性能至關(guān)重要，它深刻影響著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效能。其中，波導(dǎo)濾波器作為傳輸線濾波器的一種重要類(lèi)型，其結(jié)構(gòu)主要由傳輸線段和連續(xù)性中斷部分所組成。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得波導(dǎo)濾波器在系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色，確保信號(hào)的純凈度和穩(wěn)定性。這兩部分可類(lèi)比為等效的集總參數(shù)元件和電路，其中，波導(dǎo)的不連續(xù)結(jié)構(gòu)扮演了等效電抗的角色，而傳輸線段則與諧振腔有著相似的功能。波導(dǎo)濾波器因具有低插損、高功率容量等顯著優(yōu)勢(shì)，在濾波器領(lǐng)域備受矚目，引發(fā)了廣泛的研究與應(yīng)用興趣。同時(shí)，它還具備出色的頻率選擇性能，能精準(zhǔn)分隔特定頻率信號(hào)，讓所需頻率的信號(hào)順利通行，并有效抑制那些需要濾除的頻率成分。這一獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使得波導(dǎo)濾波器在無(wú)線電領(lǐng)域中占據(jù)至關(guān)重要的地位，成為無(wú)線通信系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組件。立足于矩形波導(dǎo)濾波器構(gòu)造的基本理論，針對(duì)易于加工的E波段，深入探討了矩形波導(dǎo)濾波器的設(shè)計(jì)研究。本文首先，我們概述了E波段在通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景以及其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。接著，本文深入探討了濾波器的歷史演進(jìn)、國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)以及基本原理與設(shè)計(jì)方法，特別闡述了切比雪夫?yàn)V波器的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)深入研究膜片法，我們?yōu)楹罄m(xù)E波段濾波器的設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，確保后續(xù)工作能夠順利進(jìn)行。隨后，我們綜合考慮了濾波器的各項(xiàng)性能參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于膜片法的寬帶濾波器設(shè)計(jì)思路，旨在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，降低設(shè)計(jì)難度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該設(shè)計(jì)方法的性能指標(biāo)與仿真結(jié)果高度一致，驗(yàn)證了其有效性。另外，我們還特別設(shè)計(jì)了兩款具備不同帶寬的帶通濾波器，旨在滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中多樣化且個(gè)性化的需求。關(guān)鍵詞：切比雪夫?yàn)V波器，膜片法，頻段增加Abstract：Withtherapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,theutilizationofspectrumresourcesisbecomingincreasinglytight,andtheE-bandwithultrawidefrequencybandsisgraduallyreceivingwidespreadattentionfromtheindustryduetoitsuniqueadvantagesinspectrumresources..Inwirelesscommunicationsystems,theperformanceoffiltersiscrucialasitprofoundlyaffectstheoperationalefficiencyoftheentiresystem.Amongthem,waveguidefiltersareanimportanttypeoftransmissionlinefilters,andtheirstructuremainlyconsistsoftransmissionlinesegmentsandcontinuousinterruptionparts.Thisstructuralfeaturemakeswaveguidefiltersplayanindispensableroleinthesystem,ensuringsignalpurityandstability.Thesetwopartscanbeanalogizedasequivalentlumpedparametercomponentsandcircuits,wherethediscontinuousstructureofthewaveguideplaystheroleofequivalentreactance,whilethetransmissionlinesegmenthasasimilarfunctiontotheresonantcavity.Waveguidefiltershaveattractedwidespreadresearchandapplicationinterestinthefieldoffiltersduetotheirsignificantadvantagessuchaslowinsertionlossandhighpowercapacity.Atthesametime,italsohasexcellentfrequencyselectionperformance,whichcanaccuratelyseparatespecificfrequencysignals,allowingtherequiredfrequencysignalstopasssmoothly,andeffectivelysuppressingthosefrequencycomponentsthatneedtobefilteredout.Thisuniqueadvantagemakeswaveguidefiltersoccupyacrucialpositioninthewirelessfieldandanindispensablekeycomponentinwirelesscommunicationsystems.Basedonthebasictheoryofconstructingrectangularwaveguidefilters,thispaperdelvesintothedesignandresearchofrectangularwaveguidefiltersfortheeasytoprocesse-band.Atthebeginningofthisarticle,weoutlinethebroadapplicationprospectsandfuturedevelopmenttrendsoftheE-bandinthefieldofcommunication.Furthermore,thisarticledelvesintothehistoricalevolution,domesticdevelopmenttrends,basicprinciplesanddesignmethodsoffilters,particularlyelaboratingonthedesignprinciplesofChebyshevfilters.Throughin-depthresearchonthediaphragmmethod,wehavelaidasolidtheoreticalfoundationforthedesignofsubsequente-bandfilters,ensuringthesmoothprogressofsubsequentwork.Subsequently,wecomprehensivelyconsideredthevariousperformanceparametersofthefilterandproposedabroadbandfilterdesignapproachbasedonthemembranemethod,aimingtosimplifythedesignprocessandreducedesigndifficulty.Theexperimentalresultsshowthattheperformanceindicatorsofthisdesignmethodarehighlyconsistentwiththesimulationresults,verifyingitseffectiveness.Inaddition,wehavespeciallydesignedtwobandpassfilterswithdifferentbandwidthstomeetthediverseandpersonalizedneedsinpracticalapplicationscenarios.Keywords：chebyshevfilter,diaphragmmethod,frequencybandincrease1緒論1.1課題研究背景及意義E波段電磁波頻率范圍涵蓋20至30千兆赫，是無(wú)線通信、雷達(dá)探測(cè)以及衛(wèi)星通信等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的頻段。近年來(lái)，無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展與頻率資源的日益緊缺，使得濾波器性能的提升顯得尤為重要。各類(lèi)無(wú)線通信系統(tǒng)的頻率間隔變得異常接近，這要求設(shè)計(jì)師在研發(fā)過(guò)程中需更為精細(xì)地考慮濾波器的各項(xiàng)性能指標(biāo)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的性能需求。以避免無(wú)線通信系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中信息的相互干擾，干擾正常使用。我們需要一個(gè)高選擇性的頻率設(shè)備。濾波器作為微波通信系統(tǒng)中最重要的部件之一，具有很高的選擇性，可以有效地提高射頻系統(tǒng)的性能和工作效率。當(dāng)使用射頻前端時(shí)，低損耗濾波可以有效地降低系統(tǒng)的整體噪聲。使用高選擇性濾波器可以濾除一些干擾和噪聲信號(hào)，從而提高系統(tǒng)在頻帶外的抗擾度。濾波器，作為無(wú)源傳輸設(shè)備中的核心組件，其在電路設(shè)計(jì)中亦占據(jù)著舉足輕重的地位。作為關(guān)鍵元素之一，濾波器對(duì)于保障信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用。其主要功能在于作為頻率選擇器，精準(zhǔn)篩選所需的頻率信號(hào)，進(jìn)而有效抑制雜波與干擾信號(hào)，確保有用信號(hào)的順暢傳輸。值得注意的是，單個(gè)濾波器的性能優(yōu)劣將直接關(guān)聯(lián)到整個(gè)RF電路系統(tǒng)的整體性能表現(xiàn)。因此，在高頻電路設(shè)計(jì)中，研發(fā)出性能卓越且具備高度可靠性的濾波器無(wú)疑是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。在濾波器設(shè)計(jì)中，常見(jiàn)的傳輸線結(jié)構(gòu)多種多樣，其中包括共面波導(dǎo)、微帶線、襯底集成波導(dǎo)（SIW）以及傳統(tǒng)的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)濾波器功能的重要組件。矩形波導(dǎo)濾波器因其低損耗、高Q值、大功率容量以及加工便捷、結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)勢(shì)，受到了廣大研究者和工程師的青睞。在毫米波乃至更高頻段內(nèi)，相較于其他類(lèi)型濾波器，波導(dǎo)的尺寸處理變得相對(duì)簡(jiǎn)便。作為最常見(jiàn)的波導(dǎo)類(lèi)型之一，矩形波導(dǎo)擁有矩形橫截面，其縱橫比通常大于2:1，從而支持TE10模式的傳輸。這種波導(dǎo)在微波和毫米波頻段具有廣泛的應(yīng)用，尤其在通信、雷達(dá)等軍事系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。盡管矩形波導(dǎo)的設(shè)計(jì)和分析過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但其制造過(guò)程對(duì)精度要求極高。因此，在毫米和亞毫米波長(zhǎng)范圍內(nèi)，波導(dǎo)濾波器展現(xiàn)出更為突出的應(yīng)用價(jià)值。其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)使得它在這一特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)成為了一種不可或缺的器件，對(duì)于提升無(wú)線通信系統(tǒng)的性能具有至關(guān)重要的作用。矩形波濾波器作為微波和毫米波領(lǐng)域的重要組成部分，其設(shè)計(jì)和研究一直是該領(lǐng)域的熱點(diǎn)。在應(yīng)用前景上無(wú)線通信領(lǐng)域，E波段頻率范圍被用于2G、3G、4G和5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的基站和終端設(shè)備。這個(gè)頻率范圍的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)，穿透力強(qiáng)，能夠穿透建筑物和障礙物,因此在城市和室內(nèi)環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，E波段頻率范圍的帶寬較大，能夠支持高速數(shù)據(jù)傳輸，滿(mǎn)足人們對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)的需求。1.2波導(dǎo)濾波器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在濾波器的演進(jìn)歷程中，1915年堪稱(chēng)具有里程碑意義的重要年份。在這一時(shí)期，得益于對(duì)濾波器理論的深入探索，科學(xué)家KWWagner取得了突破性的成果，成功研制出了濾波器，并將其命名為“Wagner濾波器”，這一創(chuàng)新為濾波器的發(fā)展開(kāi)啟了新篇章。而在濾波器設(shè)計(jì)方法的演進(jìn)歷程中，插入阻尼法和鏡像參數(shù)法無(wú)疑扮演了至關(guān)重要的角色，成為了兩大基石。隨后的濾波器設(shè)計(jì)方法均是從這兩種方法及其核心概念中衍生而來(lái)。值得一提的是，科學(xué)家GACanbell提出了“鏡像參數(shù)法”這一設(shè)計(jì)思路，這一方法對(duì)于濾波器設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)的影響。在第二次世界大戰(zhàn)期間，該方法在電話和收音機(jī)等設(shè)備的低頻濾波器開(kāi)發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。該方法的精髓在于，通過(guò)深度剖析雙端口網(wǎng)絡(luò)的ABCD參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器頻率響應(yīng)特性的精確掌握。通過(guò)巧妙級(jí)聯(lián)多個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)中的濾波器，我們能夠?qū)崿F(xiàn)所需的衰減特性，從而提升整個(gè)系統(tǒng)的性能。這種方法的缺點(diǎn)是它不能在濾波器的整個(gè)工作頻率范圍內(nèi)提供諸如頻率響應(yīng)特性之類(lèi)的參數(shù)，并且不再使用它。插入損耗法是由GMattaei、EJones和SCohn等科學(xué)家在20世紀(jì)50年代提出的，他們總結(jié)并分析了一種有價(jià)值的濾波器設(shè)計(jì)方法?；罁?jù)濾波器的既定技術(shù)參數(shù)，合成了標(biāo)準(zhǔn)化低通原型濾波器的不同分量值。接下來(lái)，通過(guò)阻抗分析和頻率變換，將低通原型電路轉(zhuǎn)化為符合實(shí)際應(yīng)用需求的濾波電路，從而滿(mǎn)足了系統(tǒng)對(duì)濾波器性能的具體要求。在這一過(guò)程中，選取適當(dāng)?shù)奈⒉▊鬏斁€結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。除了前面提及的濾波器設(shè)計(jì)方法外，耦合矩陣合成法同樣是一種常用的手段，廣泛應(yīng)用于帶通濾波器的設(shè)計(jì)中?；仡櫄v史，GLMathaei在上個(gè)世紀(jì)首次系統(tǒng)地發(fā)展了微波濾波器的設(shè)計(jì)方法，這一貢獻(xiàn)具有里程碑意義。他的研究主要集中在巴特沃斯濾波器和切比雪夫?yàn)V波器這兩種類(lèi)型上。接下來(lái)，我們系統(tǒng)地梳理了國(guó)內(nèi)外高頻濾波器的研究現(xiàn)狀。值得一提的是，西班牙馬德里理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)[1]在2012年取得了令人矚目的研究突破。他們成功設(shè)計(jì)出一款四階W波段準(zhǔn)橢圓響應(yīng)濾波器，該濾波器的制造采用了先進(jìn)的三層SU-8光刻技術(shù)。此外，通過(guò)引入兩個(gè)額外的諧振腔，該濾波器實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)傳輸零點(diǎn)的特性，這一創(chuàng)新為高頻濾波器的設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新的思路。在實(shí)際測(cè)試中，該濾波器的各項(xiàng)性能指標(biāo)均表現(xiàn)出色，展現(xiàn)了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力和價(jià)值。2013年，該研究團(tuán)隊(duì)[2]再次取得了突破性的成果，成功設(shè)計(jì)了一種具有十階切比雪夫響應(yīng)的濾波器。此次設(shè)計(jì)中，團(tuán)隊(duì)采用了電鑄技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)低插入阻尼性能的生產(chǎn)。這款濾波器是基于直接磁耦合的設(shè)計(jì)理念而設(shè)計(jì)的，它通過(guò)增加濾波器的階數(shù)來(lái)優(yōu)化帶寬，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更低的插入損耗。這一創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)不僅為濾波器性能的進(jìn)一步提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也展示了直接磁耦合在濾波器設(shè)計(jì)中的巨大潛力。圖1-1十階切比雪夫響應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)圖圖1-2仿真結(jié)果實(shí)測(cè)圖近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外眾多知名學(xué)府紛紛發(fā)表了關(guān)于波導(dǎo)濾波器構(gòu)建理論與應(yīng)用的學(xué)術(shù)文章。在2006年，中國(guó)電子科技集團(tuán)的張同超[3]快速提取直接耦合波導(dǎo)帶通濾波器耦合窗口參數(shù)的方法,并提出了優(yōu)化最終模型的快速掃描技術(shù)。在2007年，四川成都電子科技大學(xué)的韓世虎[4]深入探討了廣義切比雪夫?yàn)V波器的核心技術(shù)。他不僅對(duì)濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳盡的分析，還成功提取了耦合矩陣并研究了其特性。基于模式匹配方法，韓世虎設(shè)計(jì)了一系列高性能濾波器，這些濾波器在性能上表現(xiàn)出色。此外，他深入研究了廣義切比雪夫?yàn)V波器的物理結(jié)構(gòu)和拓?fù)涮匦?，并采用了模式匹配方法?duì)其進(jìn)行了詳盡的分析四端口矩形交叉、多級(jí)矩形波導(dǎo)弧和T型結(jié)矩形波導(dǎo)全波建模中的耦合矩陣提取及其性質(zhì)。2014年，東南大學(xué)的霍新平[5]建立了其電磁場(chǎng)全波分析模型和等效電路模型,并將之用于空間映射方法所需的精確仿真和粗糙仿真。2018年，四川成都電子科技大學(xué)[6]的方建成和王曉光基于襯底集成波導(dǎo)原理，取得了一項(xiàng)重要的成果：他們精心打造了一款小型化的X波段超窄帶廣義切比雪夫?yàn)V波器。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，他們巧妙地運(yùn)用了廣義切比雪夫函數(shù)作為響應(yīng)，并引入了四個(gè)傳輸零點(diǎn)，從而顯著提升了濾波器的高選擇性特性。這一設(shè)計(jì)創(chuàng)新為濾波器領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了新的突破。同時(shí)，他們還采用了兩個(gè)對(duì)稱(chēng)層的設(shè)計(jì)，有效減少了調(diào)試參數(shù)的數(shù)量，提高了濾波器的實(shí)用性和可靠性。圖1-3Siw結(jié)構(gòu)圖2019年，中國(guó)船舶集團(tuán)的馬亮[7]等人設(shè)計(jì)的基片集成波導(dǎo)濾波器過(guò)程只需6次全波仿真即可得到較為理想的濾波器結(jié)果。2021年，來(lái)自南京工業(yè)大學(xué)和安徽工業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院[8]的鮑俊杰、嚴(yán)選林、儲(chǔ)冉等人設(shè)計(jì)了CQ型E波段襯底集成波導(dǎo)濾波器。為了更好地減小電路表面，濾波器將四個(gè)共諧振器排列成方形結(jié)構(gòu)，并使用共面波導(dǎo)過(guò)渡結(jié)構(gòu)與微帶線進(jìn)行阻抗匹配。2021年，南京信息技術(shù)大學(xué)的徐靜[9]提出了一種基于偏移磁耦合的毫米波場(chǎng)波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)，以避免高頻范圍內(nèi)的薄耦合膜問(wèn)題。針對(duì)毫米波高頻端帶外抑制性能不佳的問(wèn)題，我們提出了一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的第四類(lèi)準(zhǔn)橢圓濾波器設(shè)計(jì)方案，旨在提升濾波器的性能表現(xiàn)。此方案的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)諧振腔更為高效的抑制效果，從而提升濾波器的整體性能，進(jìn)而提升濾波器的性能。同時(shí)，還深入探討了級(jí)聯(lián)帶阻濾波器結(jié)構(gòu)的帶通濾波器設(shè)計(jì)思路，為濾波器性能的進(jìn)一步提升提供了有益的探索。在2022年，南京信息技術(shù)大學(xué)的李武[10]獨(dú)具匠心地設(shè)計(jì)出了一款集成E帶襯底波導(dǎo)的雙模帶通濾波器。這款濾波器巧妙地將TE102模式和TE301模式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了單個(gè)諧振腔內(nèi)多種模式的并排存在。這種設(shè)計(jì)不僅有效減少了濾波器中諧振腔的數(shù)量，還使得腔中線位置的兩層薄膜電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到了最大化，從而進(jìn)一步提升了濾波器的性能。因此，濾波器結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出良好的對(duì)稱(chēng)性，從而簡(jiǎn)化了仿真過(guò)程，并降低了后續(xù)優(yōu)化調(diào)試的難度。最后，將SIC共面波導(dǎo)過(guò)渡結(jié)構(gòu)與Microtriline進(jìn)行了協(xié)調(diào)。在2023年，南京信息工程大學(xué)的周為榮[11]提出了加載金屬微擾通孔的方法擾動(dòng)場(chǎng)的分布特性，從而修復(fù)模式的本征抑制，最終抑制了TE102/TE201模的諧波通帶。圖1-4Siw結(jié)構(gòu)圖綜上所述，在高頻波段波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，直接耦合的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)已占據(jù)主導(dǎo)地位，用于實(shí)現(xiàn)切比雪夫響應(yīng)。同時(shí)，基片集成波導(dǎo)在切比雪夫?yàn)V波器設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用也備受矚目。為了推進(jìn)后續(xù)研究，我們決定以矩形波導(dǎo)為研究重點(diǎn)，深入探索其在濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其性能表現(xiàn)。1.3本論文主要研究?jī)?nèi)容本論文主要聚焦于濾波器的基本設(shè)計(jì)理論與方法的深入探討，并以此為基礎(chǔ)，針對(duì)高頻段的e波段波導(dǎo)濾波器進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究，其主要的研究?jī)?nèi)容是基于膜片法的寬帶濾波器設(shè)計(jì)，并基于膜片法設(shè)計(jì)出的濾波器設(shè)計(jì)了帶寬更高的帶通濾波器。第一章為緒論，首先概述了E波段的應(yīng)用前景，隨后簡(jiǎn)要回顧了濾波器設(shè)計(jì)理論的發(fā)展歷程。最后，我們對(duì)E波段波導(dǎo)濾波器的研究狀況進(jìn)行了深入而詳盡的探討與分析，以全面理解其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)。在第二章中，我們?cè)敿?xì)剖析了傳統(tǒng)濾波器設(shè)計(jì)的理論與技巧。文章深入研究了濾波器的基本原理，著重論述了低通原型濾波器的參數(shù)傳遞函數(shù)及其等效電路模型。此外，我們還詳細(xì)解析了低通原型濾波器如何通過(guò)頻率與阻抗的變換，轉(zhuǎn)化為其他響應(yīng)類(lèi)型的濾波器，對(duì)性能更好的廣義切比雪夫?yàn)V波器進(jìn)行了分析。在第三章中，我們聚焦于膜片法在寬帶濾波器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，通過(guò)這種方法有效地簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)難度。此外，為了滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中多樣化的需求，本章還設(shè)計(jì)了兩款帶寬各異的帶通濾波器。在第四章中，該章不僅概括了本文的主要研究?jī)?nèi)容與顯著成果，還深入剖析了濾波器設(shè)計(jì)領(lǐng)域目前存在的不足之處，以期為未來(lái)研究提供有益的參考。2e波段濾波器設(shè)計(jì)理論與方法在本章中，我們首先對(duì)四類(lèi)濾波器及其關(guān)鍵性能指標(biāo)進(jìn)行了概述。隨后，對(duì)低通原型濾波器的四種基礎(chǔ)函數(shù)進(jìn)行了深入分析，并簡(jiǎn)要介紹了如何將低通原型濾波器轉(zhuǎn)換為實(shí)際所需的濾波器類(lèi)型。最后，詳細(xì)闡述了廣義切比雪夫響應(yīng)濾波器的綜合方法。2.1濾波器設(shè)計(jì)及相關(guān)指標(biāo)濾波器，作為信號(hào)處理中的核心組件，其雙端口網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了頻率選擇功能，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它能夠篩選具有均勻功率譜的信號(hào)，使得僅特定頻率的信號(hào)得以輸出，從而凸顯其獨(dú)特的頻率選擇能力。依據(jù)頻率響應(yīng)的差異性，濾波器主要可劃分為四大類(lèi)別：低通、高通、帶通及帶阻。通過(guò)實(shí)施低通原型濾波器的頻率變換，我們能夠設(shè)計(jì)出各類(lèi)不同響應(yīng)特性的濾波器。圖2-1清晰地展示了各類(lèi)濾波器在頻率響應(yīng)上的特性差異，為濾波器的選擇和應(yīng)用提供了直觀的參考。圖2-1四種不同頻率響應(yīng)特性的濾波器在濾波器家族中，帶通濾波器獨(dú)具特色，它僅允許特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)暢通無(wú)阻地通過(guò)，而對(duì)于低于或超出此范圍的微波信號(hào)，則會(huì)進(jìn)行有效的抑制，確保其不會(huì)干擾正常工作。本研究將重點(diǎn)聚焦于這一類(lèi)型的濾波器，深入探索其性能與應(yīng)用。反映濾波器性能的基本參數(shù)有：中心頻率：指通帶中間的頻率f0,f0=fH+fL2（2）截止頻率fc:在濾波器設(shè)計(jì)中，通帶衰減與阻帶衰減相交的頻率點(diǎn)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它定義了濾波器工作范圍的邊界。（3）波紋系數(shù)：用來(lái)表征通帶內(nèi)平坦度。（4）通帶帶寬：表示濾波器的通帶范圍。BW=fH?f插入損耗IL：濾波器在電路中引發(fā)的功率損失，是其運(yùn)行過(guò)程中不可忽視的因素。IL=10logP（6）回波損耗RL：在信號(hào)傳輸過(guò)程中，部分功率會(huì)反射回輸入端，這種反射損耗可通過(guò)特定的參數(shù)進(jìn)行衡量。這一指標(biāo)不僅反映了信號(hào)傳輸?shù)男剩矠槲覀儍?yōu)化電路設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。PL=PinPL式中PR表示反射功率。（7）矩形系數(shù)SF：用于表征通帶邊緣的陡度。定義矩形系數(shù)為30dB與3dB的帶寬比，即：SF=BW30dBBW（8）品質(zhì)因數(shù)：為了更準(zhǔn)確地描述濾波器的性能特性，引入了一個(gè)參數(shù)來(lái)刻畫(huà)其能量?jī)?chǔ)存狀態(tài)。這一參數(shù)不僅反映了濾波器在不同頻率下的能量分布情況，還為我們分析和優(yōu)化濾波器設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。QL=ωWQu=ωW寄生通帶：在濾波器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，阻帶中呈現(xiàn)出的新通帶特性是一個(gè)重要的考慮因素，這一現(xiàn)象對(duì)濾波器的性能具有顯著影響。通過(guò)精確控制濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，我們可以有效地避免在阻帶中產(chǎn)生不必要的通帶，從而確保濾波器的性能達(dá)到預(yù)期要求。（10）群時(shí)延：用來(lái)表征濾波器相位失真程度。T=?2.2低通原型濾波器設(shè)計(jì)理論基于頻率變換的原理，我們可以從低通原型濾波器出發(fā)，進(jìn)一步推導(dǎo)出四種具有不同頻率響應(yīng)特性的濾波器類(lèi)型。這一推導(dǎo)過(guò)程不僅有助于我們深入理解濾波器的設(shè)計(jì)原理，還為后續(xù)濾波器的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。作為一種具備頻率選擇功能的二端口網(wǎng)絡(luò)，濾波器的性能可以通過(guò)傳遞函數(shù)進(jìn)行精確描述，從而準(zhǔn)確掌握其濾波特性。在二端口濾波網(wǎng)絡(luò)的背景下，傳遞函數(shù)通常被定義為衡量信號(hào)通過(guò)濾波器時(shí)其幅度和相位變化的數(shù)學(xué)表達(dá)式。S21(jΩ)2在無(wú)損耗的濾波器二端口網(wǎng)絡(luò)中，傳輸系數(shù)與反射系數(shù)之間存在著特定的聯(lián)系。具體而言，這兩者之間遵循著以下的關(guān)系：S11(jΩ)2+輸入阻抗Zim的表達(dá)式可以用Sll來(lái)表示，即Zin也是關(guān)于sZin=在濾波器設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們常利用多種特征函數(shù)作為輔助工具。圖2-2以下是四種典型特征函數(shù)所對(duì)應(yīng)的低通濾波器傳輸特性的展示。圖2-2（a）巴特沃茲函數(shù)巴特沃茲響應(yīng)，其所對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)可以表述為：S式中n為濾波器的階數(shù)。在通帶內(nèi)，平坦度表現(xiàn)得尤為出色；然而，隨著頻率的逐漸上升，其插入損耗IL會(huì)明顯增大。同時(shí)，帶外抑制能力稍顯不足。（b）切比雪夫函數(shù)也被稱(chēng)為等波紋函數(shù)，其對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)可以表達(dá)為：S21其中，第一類(lèi)切比雪夫函數(shù)用Tn表示，其具體的表達(dá)式為：Tn此響應(yīng)的顯著特點(diǎn)在于其通帶內(nèi)展示出等波紋波動(dòng)現(xiàn)象，同時(shí)，在通帶外的抑制能力相較于巴特沃斯響應(yīng)而言，表現(xiàn)出更為卓越的性能。（c）橢圓（Elliptic）函數(shù)橢圓函數(shù)響應(yīng)，其傳輸函數(shù)可以描述為：S21(2-14)F其中,n為偶數(shù)Fn(Ω)=Nn≥3且為奇數(shù)橢圓函數(shù)在帶外抑制性能上表現(xiàn)出色，然而其濾波器的設(shè)計(jì)難度相對(duì)較大。（d）廣義切比雪夫函數(shù)準(zhǔn)橢圓響應(yīng)，其傳輸函數(shù)為：S21（2-16）其中，廣義切比雪夫函數(shù)被定義為：C(2-17）相較于c濾波器，d濾波器在性能上更勝一籌，其帶外抑制能力得到了顯著提升。2.3頻率變換帶通原型濾波器作為濾波器設(shè)計(jì)的核心基礎(chǔ)，為了精確計(jì)算元件的真實(shí)值，我們利用頻率變換與阻抗變換的技術(shù)手段，基于任意設(shè)定的截止頻率和阻抗，成功實(shí)現(xiàn)了低通濾波器的設(shè)計(jì)。圖2-3詳細(xì)展示了經(jīng)過(guò)頻率與阻抗變換后的計(jì)算過(guò)程，并列出了元件的真實(shí)值列表。圖2-3頻率變換圖2-4頻率變換2.4廣義切比雪夫?yàn)V波器綜合廣義切比雪夫響應(yīng)濾波器[12]在增強(qiáng)濾波器的頻率選擇性和帶外抑制能力方面表現(xiàn)出眾，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)濾波器。具體而言，廣義切比雪夫函數(shù)在濾波器設(shè)計(jì)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。函數(shù)可定義為C可定義為：C(2-19)其中，ωn為表示第n個(gè)傳輸零點(diǎn)的位置。當(dāng)所有的傳輸零點(diǎn)在無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，則變?yōu)榍斜妊┓蚝瘮?shù)。CN（2-20）該二端口濾波網(wǎng)絡(luò)的傳輸與反射特性均可通過(guò)N階多項(xiàng)式進(jìn)行精確描述，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波器性能的有效表征。S（2-21）FNω、ENω、S（2-22）結(jié)合上述公式,CNω還可以FNC（2-23)令anC(2-24)令cC(2-25)通過(guò)對(duì)比公式（2-23）和（2-25），我們可以觀察到，CNω分子多項(xiàng)式為FN項(xiàng)式為PNω,則P(2-26)通過(guò)上述描述，確定了分母多項(xiàng)式FNω,廣義切比雪夫多項(xiàng)式便可隨之得出。隨后，我們采用遞歸方法進(jìn)行求解FNω,則F(2-27)G其中G假設(shè)：G(2-29)其中：U就可以得到：GN(2-30)結(jié)合公式(2-29)和(2-30),可以得出：FN(2-31)UNu（2-32)通過(guò)相同的方法，我們將所有給定的有限頻率與無(wú)限頻率傳輸零點(diǎn)代入公式（2-32），就可以求出UNω、VNω的值。根據(jù)公式(2-31)可以得出FNω。根據(jù)無(wú)耗二端口網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足EN(2-33）3e波段寬帶濾波器設(shè)計(jì)在這一章中主要介紹E波段的波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)的具體設(shè)計(jì)流程，從工作原理到設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)采用膜片法，實(shí)現(xiàn)了較好的帶通特性。3.1波導(dǎo)濾波器階數(shù)鑒于切比雪夫響應(yīng)濾波器[13，14]在阻帶特性上表現(xiàn)優(yōu)異，我們選擇了它作為低通濾波器的原型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。如圖3-1，衰減用L表示，通帶內(nèi)的最大衰減記作Lp，阻帶內(nèi)的最小衰減為L(zhǎng)s。截至頻率表示為Wc，而阻帶邊頻則用Ws來(lái)表示。圖3-1切比雪夫低通濾波器原型及等效電路模型關(guān)于衰減函數(shù)L的公式如下：LL當(dāng)邊頻Ws和通帶內(nèi)最大衰減Lp確定，即可求出阻帶內(nèi)最小衰減Ls，也能求出所需濾波器的最小階數(shù)n，公式如下：Ln=依據(jù)所選階數(shù)n，我們需計(jì)算出低通原型濾波器電路中各元件的對(duì)應(yīng)值gn，公式如下：gβ=lncothLp3.2低通帶通濾波器轉(zhuǎn)換在獲取低通原型電路各元件值之后，我們的主要任務(wù)是將低通原型濾波器轉(zhuǎn)換為帶通濾波器。首先是頻率轉(zhuǎn)換關(guān)系，如圖3-2給出了頻率對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，W為相對(duì)帶寬，Wo為中心頻率，具體公式如下：ωW=ωc2(a)帶通濾波器(b)低通原型濾波器圖3-2帶通濾波器頻率轉(zhuǎn)換接著需要根據(jù)等衰減條件：jω′經(jīng)過(guò)計(jì)算，我們可以得出電路中各元件的具體數(shù)值：L有了電路元件的具體值，可以帶入ADS軟件中進(jìn)行模擬仿真驗(yàn)證結(jié)果。(a)低通原型濾波器電路(b)帶通濾波器歸一化電路(c)帶通濾波器電路圖3-3切比雪夫低通原型濾波器帶通濾波器電路模型3.3阻抗倒置變換器集中參數(shù)的帶通、帶阻濾波器元件過(guò)于集中，在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)。在微波應(yīng)用中，我們常采用變形低通原型以獲得結(jié)構(gòu)更為疏散的帶通和帶阻濾波器電路，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更易于在微波環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。在此引入阻抗倒置變換器，如圖3-4。圖3-4阻抗倒置變換器輸入阻抗Zi與負(fù)載阻抗ZＬ之間的關(guān)系為：ZiK作為一個(gè)常數(shù)，通常被賦予“阻抗倒置變換器特性阻抗”的稱(chēng)謂。圖3-5展示了加載阻抗倒置變換器后的轉(zhuǎn)換關(guān)系示意圖。圖3-5低通原型和加入阻抗倒置變換器的轉(zhuǎn)換關(guān)系利用二分之一波長(zhǎng)端接負(fù)載阻抗和導(dǎo)納的傳輸線來(lái)解決集中參數(shù)串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的微波實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。為了建立集中參數(shù)諧振電路與微波諧振線之間的等效關(guān)系，我們引入了兩個(gè)關(guān)鍵參量：對(duì)于串聯(lián)諧振電路，我們引入電抗斜率參量x進(jìn)行描述；而對(duì)于并聯(lián)諧振電路，我們則采用電納斜率參量b進(jìn)行描述。x=當(dāng)集中參數(shù)諧振電路的斜率參量與微波諧振線相匹配時(shí)，我們可以認(rèn)為二者具有等效性。在引入阻抗倒置變換器后，大致的設(shè)計(jì)流程可參照下圖進(jìn)行。（a）與微波帶通濾波器相應(yīng)的低通原型（b）含有阻抗倒置變換的變形低通原型（c）由圖b導(dǎo)出的帶通濾波器（d)含有電抗斜率的帶通濾波器圖3-6設(shè)計(jì)流程圖針對(duì)二分之一波長(zhǎng)波導(dǎo)傳輸線，其等效的電抗X可以表述為：X帶入電抗斜率參量xk中可得：x根據(jù)變形低通原型和帶通濾波器之間的變量關(guān)系，我們可以推導(dǎo)出：L可以得出：L由阻抗倒置變換器公式我們可以得出：K由以下式子可以得出電抗斜率參量：x利用膜片法來(lái)實(shí)現(xiàn)帶通濾波器，兩膜片間的上下間距di、左右間距l(xiāng)i由以下式子得出：dθ圖3-7模型圖3.4波導(dǎo)濾波器的參數(shù)指標(biāo)1.設(shè)計(jì)一款帶通濾波器，通帶范圍為83-84GHz，阻帶抑制頻率為82GHz和85GHz，為確保阻帶抑制效果超過(guò)40dB，S11值需小于-10dB，且波紋幅度應(yīng)小于0.5dB。根據(jù)需求所求得n最小為7，由上節(jié)所提的公式可得出膜片參數(shù)如下表：g0g1g2g3g4g5g6g7g810.3391710.8566661.1242791.1995661.1242790.8566660.3391711K01/Z0K12/Z0K23/Z0K34/Z0K45/Z0K56/Z0K67/Z0K78/Z00.2889750.0525440.028860.0243890.0243890.028860.0525440.288975X01X12X23X34X45X56X67X780.3153040.0526890.0288840.0244030.0244030.0288840.0526890.315304θ1θ2θ3θ4θ5θ6θ72.8077863.0602453.0883573.0928253.0883573.0602452.807786L1L2L3L4L5L6L71.9700212.1471532.1668772.1700122.1668772.1471531.970021d1d2d3d4d5d6d7d81.1644630.5272970.3946290.3634780.3634780.3946290.5272971.1644632.新建設(shè)計(jì)工程（1）運(yùn)行HFSS并新建工程，把工程文件另存為model（83_84and80_87).aedt文件。（2）在【SolutionType】對(duì)話框中，我們首先需要設(shè)置求解類(lèi)型，然后從中選擇Modal模式，即模式驅(qū)動(dòng)模式。圖3-8設(shè)置求解類(lèi)型（3）設(shè)置默認(rèn)長(zhǎng)度單位為mm。圖3-9設(shè)置單位長(zhǎng)度3、添加設(shè)計(jì)變量在【HFSS】–【DesignProperties】中將所需的變量提前添加，便于后續(xù)建模操作。在圖3-10中給出了所需的變量，其中K1為首尾膜片到波導(dǎo)口的距離，其中，波導(dǎo)的長(zhǎng)邊由a表示，短邊則用b表示，而D1則指的是兩個(gè)中心對(duì)稱(chēng)膜片之間的間距，L1為前后兩個(gè)膜片之間的距離，LL1為波長(zhǎng)總長(zhǎng)。D1和L1采用數(shù)組的方式輸入。圖3-10添加變量4、天線建模（1）建立波導(dǎo)模型根據(jù)所需頻段我們采用BJ-740來(lái)作為本次仿真設(shè)計(jì)的模型。新建矩形，將矩形的起始點(diǎn)設(shè)置為（0，0，0），分別向x軸正方、y軸正方向和z軸正方向延申a、LL1、b，透明度設(shè)置為0.6，具體設(shè)置如圖3-11。圖3-12給出了建成后的模型圖。圖3-11波導(dǎo)模型參數(shù)設(shè)置圖3-12波導(dǎo)模型（2）建立膜片模型在本次仿真中膜片設(shè)計(jì)為無(wú)厚度二維矩形片。由于兩列膜片是關(guān)于中心波導(dǎo)長(zhǎng)邊中點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的，所以先建立一邊的模型，如圖3-13。將膜片與y軸的下交點(diǎn)設(shè)置為起始點(diǎn)，即（0，K1，0），向x軸正方向和z軸正方向延申。首個(gè)膜片的設(shè)置方式如圖3-14所示。圖3-13單邊膜片模型圖3-14首個(gè)膜片參數(shù)設(shè)置 前后兩膜片間距L1[n]，第二個(gè)起始點(diǎn)即（0，K1+L1[0]，0），第n個(gè)起始點(diǎn)為（0，K1+L1[0]……L1[n-2]，0）。圖3-15給出了膜片的布爾操作設(shè)置，將單邊8個(gè)膜片利用【Unit】功能合成一個(gè)整體，再點(diǎn)擊【ThruMirror】關(guān)于點(diǎn)（a/2，0，b），沿著（1，0，0）進(jìn)行鏡像對(duì)稱(chēng)，最終建模如圖3-16。圖3-15膜片對(duì)稱(chēng)設(shè)置圖3-16最終模型圖5、邊界條件設(shè)置因?yàn)槟て筒▽?dǎo)都是金屬，所以這里需要為其分配理想導(dǎo)體邊界條件。我們可以按順序選擇膜片和波導(dǎo)的六個(gè)面，隨后通過(guò)右鍵選擇【AssignBoundary】-【PrefectE】選項(xiàng)，將其設(shè)定為理想導(dǎo)體邊界條件。同時(shí)將波導(dǎo)的材質(zhì)設(shè)置為Air，在此就不再需要設(shè)置輻射邊界條件了，如圖3-17。（a）膜片PrefectE設(shè)置（b）波導(dǎo)PrefectE設(shè)置圖3-17模型PrefectE設(shè)置6、激勵(lì)方式設(shè)置選中波導(dǎo)兩個(gè)側(cè)面作為端口的設(shè)置面，在此采用波端口WavePort設(shè)置，如圖3-18。在進(jìn)行設(shè)置時(shí)，無(wú)需進(jìn)行阻抗歸一化，同時(shí)也不必設(shè)置求解積分線。具體的設(shè)置步驟可參照?qǐng)D3-19進(jìn)行。圖3-18波端口設(shè)置模型圖3-18波端口設(shè)置參數(shù)7、求解設(shè)置考慮到濾波器的通帶頻率范圍為83-84GHz，我們將求解頻率設(shè)定為中心頻率83.5GHz，并將最大迭代次數(shù)限制為25次，以確保收斂誤差控制在0.02以?xún)?nèi)。此外，為了更精確地分析天線通帶內(nèi)的回波損耗和插損，我們還額外設(shè)置了81-86GHz的掃頻范圍，并選用Fast掃頻模式進(jìn)行掃描。具體設(shè)置如圖3-19所示。圖3-19掃頻設(shè)置首先，我們利用【HFSS】軟件中的【ValidationCheck】功能對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳盡的核查。若對(duì)話框中的每一項(xiàng)均呈現(xiàn)√的標(biāo)識(shí)，則意味著當(dāng)前的HFSS設(shè)計(jì)既準(zhǔn)確無(wú)誤又完整無(wú)缺。接下來(lái)，我們只需點(diǎn)擊【Setup】并右鍵選擇【Ansys】，即可開(kāi)始仿真計(jì)算過(guò)程。8、天線性能的結(jié)果分析在仿真完成以后，右鍵【Results】-【CreateModalSolutionDataReport】-【RectangularPort】命令查看仿真結(jié)果，如圖3-20。在結(jié)果框中我們選擇SParameter中的S(1,1)和S(2,1)參數(shù)，單位選擇dB。圖3-20結(jié)果設(shè)置3.5仿真與結(jié)果分析圖3-21給出了仿真結(jié)果。在圖中我們可以看出所設(shè)計(jì)的帶通濾波器完全覆蓋了83-84GHz，并且在82GHz和85GHz處的阻帶衰減大于40dB，在通帶內(nèi)的波紋小于0.29dB，在82.76GHz到84.21GHz的范圍內(nèi)S11值均小于-10dB，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。圖3-2183-84GHz帶通濾波器性能圖首尾膜片到波導(dǎo)口的距離K1一般大于四分之一個(gè)波長(zhǎng)，對(duì)K1進(jìn)行仿真優(yōu)化分析，范圍從1到3mm，步長(zhǎng)為0.5mm。在圖3-22中給出了不同K1下的S11參數(shù)圖。我們可以從圖中得知，當(dāng)K1越小的時(shí)候小于-10dB的通帶范圍越廣，就S11參數(shù)而言，K1越小越好。圖3-23中提供的S21參數(shù)圖同樣我們可以看出K1的值越小越好。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析選擇K1為1mm最為結(jié)果。圖3-22不同K1下的S11參數(shù)圖3-23不同K1下的S21參數(shù)同理還設(shè)計(jì)了一款寬帶的帶通濾波器，要求通帶范圍為80-87GHz，阻帶抑制頻率為78GHz和89GHz，要求阻帶抑制大于40dB，S11值小于-10dB，波紋小于0.5dB，模型如下。圖3-2380-87GHz帶通濾波器模型圖設(shè)計(jì)流程如上所述。在圖3-24中給出了該濾波器的性能圖。在79.58GHz到87.4GHz內(nèi)的S11值小于-10dB，覆蓋了所需通帶范圍。帶內(nèi)波紋小于0.2dB，具有較好的性能。由S21圖我們可以看出，該濾波器完全覆蓋了80-87GHz的通帶范圍，在抑制頻點(diǎn)78GHz處的衰減大于40dB，但是在89GHz的衰減只有33.86dB，可以通過(guò)增加濾波器的階數(shù)來(lái)改善此問(wèn)題，隨著階數(shù)的增加，衰減程度也相應(yīng)地增大。由上方優(yōu)化分析可知，K1值選較小合適，選取值為2mm。圖3-2480-87GHz帶通濾波器性能圖結(jié)論鑒于現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的迅猛進(jìn)步，射頻頻率正持續(xù)向高頻領(lǐng)域延伸。在此背景下，研發(fā)出高性能、加工便捷且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的毫米波器件已成為當(dāng)前的研究焦點(diǎn)。本文基于微波濾波器的基本理論，設(shè)計(jì)出了兩款加工簡(jiǎn)便的E波段濾波器，以滿(mǎn)足當(dāng)前無(wú)線通信領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芎撩撞ㄆ骷钠惹行枨?。通過(guò)這一研究，我們期望為毫米波通信技術(shù)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持和推動(dòng)力量。本論文主要完成了以下研究：經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)與詳盡的測(cè)試研究，我們成功研制出了E波段寬帶濾波器。經(jīng)過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，該濾波器的頻率響應(yīng)特性與仿真結(jié)果高度一致，展現(xiàn)出卓越的性能表現(xiàn)。這一顯著成果為E波段通信系統(tǒng)的進(jìn)一步研發(fā)與應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。論文還提出了進(jìn)一步改進(jìn)衰減的方法，即通過(guò)增加濾波器的階數(shù)來(lái)改善，階數(shù)越大，衰減程度越大。在研究和設(shè)計(jì)E波段波導(dǎo)濾波器的過(guò)程中，我們可以看到多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和結(jié)論，這些結(jié)論對(duì)于未來(lái)高性能濾波器的開(kāi)發(fā)具有重要意義。以下是對(duì)E波段波導(dǎo)濾波器設(shè)計(jì)的一些結(jié)論性觀點(diǎn)：在濾波器設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是明確濾波器的類(lèi)型。緊接著，我們需要詳細(xì)定義濾波器的性能指標(biāo)，這些指標(biāo)包括但不限于通帶增益、阻帶衰減、通帶與阻帶的頻率范圍界定、通帶內(nèi)的紋波控制、插入損耗以及回波損耗等。通過(guò)精確設(shè)定這些參數(shù)，我們可以確保濾波器在實(shí)際應(yīng)用中能夠滿(mǎn)足特定的性能要求。在設(shè)計(jì)波導(dǎo)濾波器時(shí)，工作頻率的選定至關(guān)重要，它必須與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相匹配。此外，帶寬的選擇同樣不容忽視，它深刻影響著濾波器的選擇性與靈活性，是實(shí)現(xiàn)濾波器性能優(yōu)化的關(guān)鍵要素之一。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：波導(dǎo)濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮諧振腔的形狀、尺寸、耦合方式（如磁耦合、電耦合、偏置耦合等）以及波導(dǎo)的模式匹配。濾波器的性能與損耗直接受到其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。在選擇材料方面，我們必須慎重考慮，因?yàn)椴牧蠈?duì)濾波器的性能具有顯著影響。理想的材料應(yīng)具備出色的介電性能、低損