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微波滤波器是无线通信系统中的一个重要组件,它可以将不同频段的信号分离开来,抑制不需要的信号。近些年来,随着滤波器在空间通信等复杂电磁环境中的应用日益广泛,滤波器小型化设计成为了人们研究的重点。本文详细分析了广义切比雪夫滤波器耦合矩阵的综合方法,深入研究了滤波器不同耦合结构的特点及其实现方式,提出了一种多圆柱体耦合的谐振结构,在此基础上设计出两种带通滤波器,带外可实现多个传输零点,同时满足小型化的设计目标。本文的主要工作概括如下:1.超宽带介质滤波器的设计。对超宽带(UWB)系统的特点进行了详细的描述,深入研究了微带滤波器的设计方法,分析其优缺点并在此基础上加以改进,即将微带线替换为圆柱体金属同轴谐振器,周围填充介质。采用三角元件级联(CT)耦合拓扑结构,计算出各个系统参数,并对其等效电路进行仿真。通过电磁仿真软件HFSS对滤波器物理模型中各个结构参数的影响进行扫描分析优化,设计出一种3阶介质滤波器:中心频率为3GHz,工作频段1.8GHz-4.2GHz,相对带宽达到80%,插入损耗小于0.5dB,带内回波损耗大于30 dB,带外产生3个传输零点。之后通过实物加工测试,滤波器的整体尺寸为16mm*16mm*28mm,满足小型化的设计目标。2.基于脊波导的介质腔体滤波器的设计。对脊波导的结构以及参数计算方法进行了深入的研究,分析其优点,即在波导滤波器基础上增大谐振器间耦合强度,进而减小整体尺寸,实现宽带功能。提出一种将多圆柱体金属同轴谐振器与脊波导相结合的结构,谐振器上方添加环形容性加载介质,采用两级CT耦合拓扑结构的级联方式。利用广义切比雪夫滤波器的设计方法,计算出各个谐振器间的耦合系数,并对整体结构等效电路进行仿真。通过软件HFSS对谐振频率和级间耦合系数大小的影响参数进行详细分析优化,设计出一种6阶介质腔体滤波器:中心频率为15GHz,工作频段12.8GHz-16.5GHz,相对带宽为25%左右,插入损耗小于0.5 dB,带内回波损耗大于18 dB,带外产生两个传输零点。之后为了便于实物加工,将滤波器的中心频率调整至5GHz,整体尺寸为34mm*70mm*22mm,测试结果满足设计指标,同时与标准型号的矩形波导相对比,整体尺寸大大减小。