通信系統微波濾波器：基礎、設計與套用

基本介紹

• 中文名：通信系統微波濾波器：基礎、設計與套用
• 出版時間：2012-10
• 頁數：532

基本信息

通信系統微波濾波器——基礎、設計與套用

叢書名 ：國外電子與通信教材系列

著 者：（英）Richard J. Cameron（理察 J. 卡梅倫） （加） Chandra M. Kudsia（錢德拉 M. 庫德賽） （加） Raafat R. Mansour（拉費特 曼索）

作 譯 者：王松林,等

出版時間：2012-10

千 字 數：851

版 次：01-01

頁 數：532

開 本：16(185*260)

I S B N ：9787121182006

內容簡介

本書是微波濾波器設計領域的權威著作，前兩章介紹了通信系統的基本概念與理論；第3章至第7章敘述了各類濾波器傳輸函式及其電路網路綜合方法；第8章至第10章詳細說明了濾波器基本耦合矩陣理論及相關拓撲結構的綜合方法與套用；第11章和第16章介紹了各類微波諧振器的理論與套用；第12章、第17章和第18章給出了微波低通濾波器，自均衡全通網路的濾波器的綜合及多工器的設計與實現；第13章討論了雙模濾波器函式的最佳化及其波導結構套用；第14章和第15章介紹了電磁仿真軟體在微波濾波器上的套用，並給出了多種工程最佳化實例；第19章介紹了計算機輔助調試的基本理論與套用；最後一章專門論述了高功率微波濾波器的設計與套用中的關鍵影響因素，針對複雜的無源互調問題進行了系統性的分析，並提出了解決方案。

目錄信息

第1章 射頻濾波器——無線通信網路系統概論

1.1 通信系統模型

1.1.1 通信系統的組成

1.2 無線頻譜及其套用

1.2.1 微波頻率下的無線傳播

1.2.2 作為自然資源的無線頻譜

1.3 資訊理論的概念

1.4 通信信道與鏈路預算

1.4.1 通信鏈路中的信號功率

1.4.2 發射天線與接收天線

1.5 通信系統中的噪聲

1.5.1 鄰近同極化信道干擾

1.5.2 鄰近交叉極化信道干擾

1.5.3 多路徑干擾

1.5.4 熱噪聲

1.5.5 級聯網路中的噪聲

1.5.6 互調噪聲

1.5.7 非理想信道的失真

1.5.8 射頻鏈路設計

1.6 通信系統中的調製和解調方案

1.6.1 幅度調製

1.6.2 基帶信號的組成

1.6.3 角調製信號

1.6.4 頻率調製系統和幅度調製系統的對比

1.7 數字傳輸

1.7.1 抽樣

1.7.2 量化

1.7.3 脈衝編碼調製系統

1.7.4 脈衝編碼調製系統的量化噪聲

1.7.5 二進制傳輸中的誤碼率

1.7.6 數字調製和解調方案

1.7.7 高級調製方案

1.7.8 服務質量和信噪比

1.8 衛星系統的通信信道

1.8.1 接收部分

1.8.2 信道器部分

1.8.3 高功率放大器

1.8.4 發射機部分的架構

1.9 蜂窩系統中的射頻濾波器

1.10 系統需求對射頻濾波器指標的影響

1.11 衛星和蜂窩通信對濾波器技術的影響

1.12 小結

1.13 參考文獻

附錄1A 互調失真小結

第2章 電路理論基礎——近似法

2.1 線性系統

2.1.1 線性的概念

2.2 系統的分類

2.2.1 時變系統和時不變系統

2.2.2 集總參數系統和分布參數系統

2.2.3 即時系統和動態系統

2.2.4 模擬系統和數字系統

2.3 電路理論的歷史演化

2.3.1 電路元件

2.4 線性系統在時域中的網路方程

2.5 頻域指數驅動函式的線性系統網路方程

2.5.1 復頻率變數

2.5.2 傳輸函式

2.5.3 連續指數的信號表示

2.5.4 電路網路的傳輸函式

2.6 線性系統對正弦激勵的穩態回響

2.7 電路理論近似法

2.8 小結

2.9 參考文獻

第3章 無耗低通原型濾波器函式特性

3.1 理想濾波器

3.1.1 無失真傳輸

3.1.2 二連線埠網路的最大傳輸功率

3.2 雙終端無耗低通原型濾波器網路的多項式函式特性

3.2.1 反射和傳輸係數

3.2.2 特徵多項式的歸一化

3.3 理想低通原型網路的特徵多項式

3.4 低通原型的特性

3.4.1 幅度回響

3.4.2 相位回響

3.4.3 相位的線性度

3.5 不同回響波形的特徵多項式

3.5.1 全極點原型濾波器函式

3.5.2 包含有限傳輸零點的原型濾波器函式

3.6 經典原型濾波器

3.6.1 最大平坦濾波器

3.6.2 切比雪夫濾波器

3.6.3 橢圓函式濾波器

3.6.4 奇數階橢圓函式濾波器

3.6.5 偶數階橢圓函式濾波器

3.6.6 包含傳輸零點和最大平坦通帶的濾波器

3.6.7 線性相位濾波器

3.6.8 最大平坦、切比雪夫和橢圓函式濾波器的比較

3.7 通用設計表（UDC）

3.7.1 波紋因子

3.8 低通原型電路結構

3.8.1 原型網路的變換

3.8.2 變換後的濾波器頻率回響

3.9 濾波器的損耗影響

3.9.1 損耗因子δ與品質因數Q0的關係

3.9.2 低通和高通濾波器的等效δ

3.9.3 帶通和帶阻濾波器的等效δ

3.10 不對稱回響濾波器

3.10.1 正函式

3.11 小結

3.12 參考文獻

附錄3A 通用設計表

第4章 特徵多項式的計算機輔助綜合

4.1 對稱低通原型濾波器網路的目標函式和約束條件

4.2 目標函式的解析梯度

4.2.1 無約束目標函式的梯度

4.2.2 不等式約束條件的梯度

4.2.3 等式約束條件的梯度

4.3 經典濾波器的最佳化準則

4.3.1 切比雪夫函式濾波器

4.3.2 反切比雪夫濾波器

4.3.3 橢圓函式濾波器

4.4 新型濾波器函式的生成

4.4.1 等波紋通帶和阻帶

4.4.2 非等波紋阻帶和等波紋通帶

4.5 不對稱濾波器

4.5.1 切比雪夫通帶的不對稱濾波器

4.5.2 任意回響的不對稱濾波器

4.6 線性相位濾波器

4.7 濾波器函式的關鍵頻率

4.8 小結

4.9 參考文獻

附錄4A 一個特殊的八階濾波器的關鍵頻率

第5章 多連線埠微波網路的分析

5.1 二連線埠網路的矩陣表示法

5.1.1 阻抗矩陣[Z]和導納矩陣[Y]

5.1.2 [ABCD]矩陣

5.1.3 散射矩陣[S]

5.1.4 傳輸矩陣[T]

5.1.5 二連線埠網路的分析

5.2 兩個網路的級聯

5.3 多連線埠網路

5.4 多連線埠網路的分析

5.5 小結

56 參考文獻

第6章 廣義切比雪夫濾波器函式的綜合

6.1 二連線埠網路傳輸參數S21(s)和反射參數S11(s)的多項式形式

6.1.1 ε和εR的關係

6.2 確定分母多項式E(s)的交替極點方法

6.3 廣義切比雪夫濾波器函式多項式的綜合方法

6.3.1 多項式的綜合

6.3.2 遞歸技術

6.3.3 對稱與不對稱濾波器函式的多項式形式

6.4 預失真濾波器特性

6.4.1 預失真濾波器網路綜合

6.5 雙通帶濾波器變換

6.6 小結

6.7 參考文獻

第7章 電路網路綜合方法

7.1 電路綜合方法

7.1.1 三階網路的[ABCD]矩陣構造

7.1.2 網路綜合

7.2 耦合諧振微波帶通濾波器的低通原型電路

7.2.1 變換器電路的[ABCD]多項式綜合

7.2.2 單終端濾波器原型的[ABCD]多項式綜合

7.3 梯形網路的綜合

7.4 (42)不對稱濾波器網路綜合實例

7.5 小結

7.6 參考文獻

第8章 濾波器網路的耦合矩陣綜合

8.1 耦合矩陣

8.1.1 低通和帶通原型

8.1.2 一般N×N耦合矩陣形式的電路分析

8.1.3 低通原型電路的耦合矩陣構成

8.1.4 耦合矩陣形式的網路分析

8.1.5 直接分析

8.2 耦合矩陣的直接綜合

8.2.1 N×N耦合矩陣的直接綜合

8.3 耦合矩陣的簡化

8.3.1 相似變換和矩陣元素消元

8.4 N+2耦合矩陣的綜合

8.4.1 橫向耦合矩陣的綜合

8.4.2 N+2橫向耦合矩陣到規範摺疊形矩陣的簡化

8.4.3 實用範例

8.5 小結

8.6 參考文獻

第9章 摺疊耦合矩陣的拓撲重構

9.1 雙模濾波器的對稱實現

9.1.1 六階濾波器

9.1.2 八階濾波器

9.1.3 十階濾波器

9.1.4 十二階濾波器

9.2 對稱回響的不對稱實現

9.3 Pfitzenmaier結構

9.4 級聯四角元件——八階及以上級聯的兩個四角元件

9.5 並聯二連線埠網路

9.5.1 偶模和奇模耦合子矩陣

9.6 閉端形拓撲結構

9.6.1 閉端形拓撲的擴展形式

9.6.2 靈敏度分析

9.7 小結

9.8 參考文獻

第10章 提取極點和三角元件的綜合與套用

10.1 提取極點濾波器的綜合

10.1.1 提取極點元件的綜合

10.1.2 提取極點綜合實例

10.1.3 提取極點濾波器網路的分析

10.1.4 直接耦合提取極點濾波器

10.2 帶阻濾波器的提取極點綜合方法

10.2.1 直接耦合帶阻濾波器

10.3 三角元件

10.3.1 三角元件的電路綜合方法

10.3.2 級聯三角元件——耦合矩陣方法

10.3.3 基於三角元件的高級電路綜合方法

10.4 盒形和擴展盒形結構

10.4.1 盒形拓撲結構

10.4.2 擴展盒形拓撲結構

10.5 小結

10.6 參考文獻

第11章 微波諧振器

11.1 微波諧振器結構

11.2 諧振頻率計算

11.2.1 常規傳輸線諧振器的諧振頻率

11.2.2 計算諧振頻率的橫向諧振方法

11.2.3 任意外形諧振器的諧振頻率

11.3 諧振器的無載Q值

11.3.1 常規諧振器的無載Q值

11.3.2 任意外形諧振器的無載Q值

11.4 有載和無載Q值的測量

11.5 小結

11.6 參考文獻

第12章 波導與同軸低通濾波器

12.1 公比線元件

12.2 低通原型傳輸多項式

12.2.1 第二類切比雪夫多項式

12.2.2 AchieserZolotarev函式

12.3 分布階梯阻抗低通濾波器的綜合實現

12.3.1 ω平面到θ平面的傳輸函式S21的映射

12.3.2 階梯阻抗低通原型電路的綜合

12.3.3 實現

12.4 短階變換器

12.5 混合集總/分布參數低通濾波器的綜合與實現

12.5.1 傳輸和反射多項式的構成

12.5.2 皺摺低通原型電路綜合

12.5.3 套用

12.6 小結

12.7 參考文獻

第13章 單模和雙模波導濾波器

13.1 濾波器綜合過程

13.2 濾波器函式設計

13.2.1 幅度最佳化

13.2.2 抑制最佳化

13.2.3 群時延最佳化

13.3 微波濾波器網路的實現與分析

13.4 雙模濾波器

13.4.1 虛擬負耦合

13.5 耦合符號修正

13.6 典型耦合矩陣拓撲的雙模實現

13.6.1 摺疊形拓撲

13.6.2 Pfitzenmaier拓撲

13.6.3 傳遞形拓撲

13.6.4 級聯四角元件

13.6.5 擴展盒形拓撲

13.7 相位直接耦合提取極點濾波器

13.8 全感性雙模濾波器

13.8.1 等效電路綜合

13.9 小結

13.10 參考文獻

第14章 耦合諧振濾波器的結構與設計

14.1 切比雪夫帶通濾波器的電路模型

14.2 諧振器間耦合計算

14.2.1 電壁與磁壁的對稱性套用

14.2.2 利用S參數計算諧振器間耦合

14.3 輸入/輸出耦合計算

14.3.1 頻域法

14.3.2 群時延法

14.4 耦合矩陣模型的介質諧振濾波器設計實例

14.4.1 介質諧振器腔體結構計算

14.4.2 諧振器間耦合膜片尺寸計算

14.4.3 輸入/輸出耦合的計算

14.5 阻抗變換器模型的波導膜片濾波器設計實例

14.6 J導納變換器模型的微帶濾波器設計實例

14.7 小結

14.8 參考文獻

第15章 微波濾波器高級電磁設計方法

15.1 電磁綜合方法

15.2 電磁最佳化方法

15.2.1 電磁仿真器最佳化法

15.2.2 半電磁仿真器最佳化法

15.2.3 自適應頻率採樣電磁仿真最佳化法

15.2.4 電磁神經網路模型最佳化法

15.2.5 電磁多維柯西最佳化法

15.2.6 電磁模糊邏輯最佳化法

15.3 高級電磁設計方法

15.3.1 空間映射法

15.3.2 修正粗糙模型法

15.3.3 濾波器設計的廣義修正粗糙模型法

15.4 小結

15.5 參考文獻

第16章 介質諧振濾波器

16.1 介質諧振器的諧振頻率計算

16.2 介質諧振器的精確分析

16.2.1 介質諧振器的模式圖

16.3 介質諧振濾波器的結構

16.4 介質諧振濾波器設計中的考慮

16.4.1 濾波器可達到的Q值

16.4.2 介質諧振濾波器的諧波性能

16.4.3 溫度漂移

16.4.4 功率容量

16.5 其他介質諧振器結構

16.6 低溫介質諧振濾波器

16.7 混合介質/超導濾波器

16.8 小結

16.9 參考文獻

第17章 全通相位與群時延均衡器網路

17.1 全通網路的特性

17.2 集總元件的全通網路

17.2.1 純阻性終端負載的對稱柵格網路

17.2.2 網路實現

17.3 微波全通網路

17.4 全通網路的物理實現

17.4.1 傳輸型均衡器

17.4.2 反射型全通網路

17.5 反射型全通網路的綜合

17.6 實際窄帶反射型全通網路

17.6.1 C類波導結構全通均衡器

17.6.2 D類波導結構全通均衡器

17.6.3 窄帶TEM電抗網路

17.7 全通網路的最佳化準則

17.8 損耗的影響

17.8.1 集總參數一階全通均衡器的損耗

17.8.2 集總參數二階全通均衡器的損耗

17.8.3 分布參數全通網路的損耗影響

17.9 均衡器的折中設計

17.10小結

17.11參考文獻

第18章 多工器理論與設計

18.1 背景

18.2 多工器構造

18.2.1 混合電橋耦合法

18.2.2 環形器耦合法

18.2.3 定向濾波法

18.2.4 多枝節耦合法

18.3 射頻信道器(多工器)

18.3.1 混合電橋分支網路

18.3.2 環形器耦合多工器

18.3.3 路徑失真

18.4 射頻合路器

18.4.1 環形器耦合多工器

18.4.2 混合電橋耦合濾波合路模組多工器

18.4.3 定向濾波合路器

18.4.4 多枝節多工器

18.5 收發雙工器

18.5.1 收發雙工濾波器的內部電壓

18.6 小結

18.7 參考文獻

第19章 微波濾波器計算機輔助診斷與調試

19.1 耦合諧振濾波器的逐階調試

19.2 基於電路模型參數提取的計算機輔助調試

19.3 基於輸入反射係數極點和零點的計算機輔助調試

19.4 時域調試

19.4.1 諧振器頻率的時域調試

19.4.2 諧振器間耦合的時域調試

19.4.3 “黃金”濾波器的時域回響

19.5 基於模糊邏輯技術的濾波器調試方法

19.5.1 模糊邏輯系統描述

19.5.2 建立模糊邏輯系統的步驟

19.5.3 布爾邏輯和模糊邏輯的比較

19.5.4 濾波器調試中的模糊邏輯套用

19.6 濾波器自動調試裝置

19.7 小結

19.8 參考文獻

第20章 微波濾波器網路的高功率因素

20.1 背景

20.2 無線系統中的高功率要求

20.3 高功率放大器

20.4 高功率擊穿現象

20.4.1 氣體擊穿現象

20.4.2 平均自由路徑

20.4.3 擴散

20.4.4 吸附效應

20.4.5 空氣擊穿電場強度

20.4.6 臨界氣壓

20.4.7 波導和同軸傳輸線的功率等級

20.4.8 降額係數

20.4.9 功率等級的熱耗散影響

20.5 高功率帶通濾波器

20.5.1 帶通濾波器的熱耗限制

20.5.2 帶通濾波器的電壓擊穿限制

20.5.3 濾波器原型網路

20.5.4 集總到分布變換

20.5.5 原型網路的諧振器電壓

20.5.6 有限元法仿真與驗證實例

20.5.7 多工器中的高電壓

20.6 二次電子倍增擊穿

20.6.1 真空環境條件

20.6.2 施加的射頻電壓

20.6.3 f×d乘積

20.6.4 材料的表麵條件

20.6.5 二次電子倍增的檢測與預防

20.6.6 二次電子倍增的設計餘量

20.6.7 二次電子倍增擊穿電平

20.7 高功率器件的無源互調因素

20.7.1 無源互調的測量

20.7.2 無源互調的控制準則

20.8 小結

20.9 參考文獻

附錄A 物理常數

附錄B 金屬導電率

附錄C 材料的介電常數和損耗角正切

附錄D 矩形波導定義

索引