毫米波E面金屬膜片窄帶濾波器的研究

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　　本文用模式匹配和網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)的方法對矩形波導(dǎo)E面金屬膜片濾波器進行分析，并通過軟件進行綜合設(shè)計和仿真驗證，給出了設(shè)計實例。

　　1 基本原理

　　如圖1所示就是E面金屬膜片濾波器的結(jié)構(gòu)圖。它的基本外形是每隔一段空波導(dǎo)，在矩形波導(dǎo)中央的E面插入一塊與E面平行的金屬膜片，膜片的個數(shù)，每個膜片的長度還有所隔空波導(dǎo)的長度都是根據(jù)實際指標要求來計算完成的。其中，膜片起耦合作用，相鄰膜片之間構(gòu)成諧振腔，通過諧振腔的耦合構(gòu)成波導(dǎo)帶通濾波器。

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　　由圖可以看出，不連續(xù)性結(jié)構(gòu)只發(fā)生在x方向上，由于波導(dǎo)一般都是主模傳輸，而TE10在不連續(xù)性附近只能激勵起TEm0模，不能激勵起TEmn(n≠0)模和TMmm模。

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　　此時膜片可以等效成一個T型網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。當?shù)确聪嗟腡E10波自左右同時入射時，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，中心平面T0相當于一個電壁，T1平面上的歸一化輸入導(dǎo)納y(1)=1/jXs;當?shù)确嗟腡E10波自左右同時入射時，中心平面T0相當于一個磁壁，T1平面上的歸一化輸入導(dǎo)納y(2)=1/(jXs+2jXp)。于是有

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　　其中y(1)和y(2)可以用模式匹配法求出。

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　　其中，i=1，2分別對應(yīng)于Z=W/2處的電壁和磁壁。

　　由于在Z=0平面，切向場必須滿足連續(xù)性條件，所以有：

　　Ey(0-)=Ey(0+) (4)

　　Hx(0-)=Hx(0+)

　　把(2)(3)式的場分量代入(4)式，就可以得到待求的Z=0平面的歸一化輸入導(dǎo)納：

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　　運用Rayleigh-Ritz方法，便可以求出y(1)和y(2)。把結(jié)果代入(1)式就可得到E面膜片對應(yīng)的等效參量Xs和Xp。由于上述計算量太大，所以可以借助計算機編程來實現(xiàn)。