Microwave filters for communication systems,Fundamentals, design and applications

第1章 射频滤波器——无线通信网络系统概论
1.1 通信系统模型
1.1.1 通信系统的组成
1.2 无线频谱及其应用
1.2.1 微波频率下的无线传播
1.2.2 作为自然资源的无线频谱
1.3 信息论的概念
1.4 通信信道与链路预算
1.4.1 通信链路中的信号功率
1.4.2 发射天线与接收天线
1.5 通信系统中的噪声
1.5.1 邻近同极化信道干扰
1.5.2 邻近交叉极化信道干扰
1.5.3 多路径干扰
1.5.4 热噪声
1.5.5 级联网络中的噪声
1.5.6 互调噪声
1.5.7 非理想信道的失真
1.5.8 射频链路设计
1.6 通信系统中的调制和解调方案
1.6.1 幅度调制
1.6.2 基带信号的组成
1.6.3 角调制信号
1.6.4 频率调制系统和幅度调制系统的对比
1.7 数字传输
1.7.1 抽样
1.7.2 量化
1.7.3 脉冲编码调制系统
1.7.4 脉冲编码调制系统的量化噪声
1.7.5 二进制传输中的误码率
1.7.6 数字调制和解调方案
1.7.7 高级调制方案
1.7.8 服务质量和信噪比
1.8 卫星系统的通信信道
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 发射机部分的架构
1.9 蜂窝系统中的射频滤波器
1.10 系统需求对射频滤波器指标的影响
1.11 卫星和蜂窝通信对滤波器技术的影响
1.12 小结
1.13 参考文献
附录1A 互调失真小结

第2章 电路理论基础——近似法
2.1 线性系统
2.1.1 线性的概念
2.2 系统的分类
2.2.1 时变系统和时不变系统
2.2.2 集总参数系统和分布参数系统
2.2.3 即时系统和动态系统
2.2.4 模拟系统和数字系统
2.3 电路理论的历史演化
2.3.1 电路元件
2.4 线性系统在时域中的网络方程
2.5 频域指数驱动函数的线性系统网络方程
2.5.1 复频率变量
2.5.2 传输函数
2.5.3 连续指数的信号表示
2.5.4 电路网络的传输函数
2.6 线性系统对正弦激励的稳态响应
2.7 电路理论近似法
2.8 小结
2.9 参考文献

第3章 无耗低通原型滤波器函数特性
3.1 理想滤波器
3.1.1 无失真传输
3.1.2 二端口网络的最大传输功率
3.2 双终端无耗低通原型滤波器网络的多项式函数特性
3.2.1 反射和传输系数
3.2.2 特征多项式的归一化
3.3 理想低通原型网络的特征多项式
3.4 低通原型的特性
3.4.1 幅度响应
3.4.2 相位响应
3.4.3 相位的线性度
3.5 不同响应波形的特征多项式
3.5.1 全极点原型滤波器函数
3.5.2 包含有限传输零点的原型滤波器函数
3.6 经典原型滤波器
3.6.1 最大平坦滤波器
3.6.2 切比雪夫滤波器
3.6.3 椭圆函数滤波器
3.6.4 奇数阶椭圆函数滤波器
3.6.5 偶数阶椭圆函数滤波器
3.6.6 包含传输零点和最大平坦通带的滤波器
3.6.7 线性相位滤波器
3.6.8 最大平坦、切比雪夫和椭圆函数滤波器的比较
3.7 通用设计表（UDC）
3.7.1 波纹因子
3.8 低通原型电路结构
3.8.1 原型网络的变换
3.8.2 变换后的滤波器频率响应
3.9 滤波器的损耗影响
3.9.1 损耗因子δ与品质因数Q0的关系
3.9.2 低通和高通滤波器的等效δ
3.9.3 带通和带阻滤波器的等效δ
3.10 不对称响应滤波器
3.10.1 正函数
3.11 小结
3.12 参考文献
附录3A 通用设计表

第4章 特征多项式的计算机辅助综合
4.1 对称低通原型滤波器网络的目标函数和约束条件
4.2 目标函数的解析梯度
4.2.1 无约束目标函数的梯度
4.2.2 不等式约束条件的梯度
4.2.3 等式约束条件的梯度
4.3 经典滤波器的优化准则
4.3.1 切比雪夫函数滤波器
4.3.2 反切比雪夫滤波器
4.3.3 椭圆函数滤波器
4.4 新型滤波器函数的生成
4.4.1 等波纹通带和阻带
4.4.2 非等波纹阻带和等波纹通带
4.5 不对称滤波器
4.5.1 切比雪夫通带的不对称滤波器
4.5.2 任意响应的不对称滤波器
4.6 线性相位滤波器
4.7 滤波器函数的关键频率
4.8 小结
4.9 参考文献
附录4A 一个特殊的八阶滤波器的关键频率

第5章 多端口微波网络的分析
5.1 二端口网络的矩阵表示法
5.1.1 阻抗矩阵［Z］和导纳矩阵［Y］
5.1.2 ［ABCD］矩阵
5.1.3 散射矩阵［S］
5.1.4 传输矩阵［T］
5.1.5 二端口网络的分析
5.2 两个网络的级联
5.3 多端口网络
5.4 多端口网络的分析
5.5 小结
56 参考文献

第6章 广义切比雪夫滤波器函数的综合
6.1 二端口网络传输参数S21(s)和反射参数S11(s)的多项式形式
6.1.1 ε和εR的关系
6.2 确定分母多项式E(s)的交替极点方法
6.3 广义切比雪夫滤波器函数多项式的综合方法
6.3.1 多项式的综合
6.3.2 递归技术
6.3.3 对称与不对称滤波器函数的多项式形式
6.4 预失真滤波器特性
6.4.1 预失真滤波器网络综合
6.5 双通带滤波器变换
6.6 小结
6.7 参考文献

第7章 电路网络综合方法
7.1 电路综合方法
7.1.1 三阶网络的［ABCD］矩阵构造
7.1.2 网络综合
7.2 耦合谐振微波带通滤波器的低通原型电路
7.2.1 变换器电路的［ABCD］多项式综合
7.2.2 单终端滤波器原型的［ABCD］多项式综合
7.3 梯形网络的综合
7.4 (4-2)不对称滤波器网络综合实例
7.5 小结
7.6 参考文献

第8章 滤波器网络的耦合矩阵综合
8.1 耦合矩阵
8.1.1 低通和带通原型
8.1.2 一般N×N耦合矩阵形式的电路分析
8.1.3 低通原型电路的耦合矩阵构成
8.1.4 耦合矩阵形式的网络分析
8.1.5 直接分析
8.2 耦合矩阵的直接综合
8.2.1 N×N耦合矩阵的直接综合
8.3 耦合矩阵的简化
8.3.1 相似变换和矩阵元素消元
8.4 N+2耦合矩阵的综合
8.4.1 横向耦合矩阵的综合
8.4.2 N+2横向耦合矩阵到规范折叠形矩阵的简化
8.4.3 实用范例
8.5 小结
8.6 参考文献

第9章 折叠耦合矩阵的拓扑重构
9.1 双模滤波器的对称实现
9.1.1 六阶滤波器
9.1.2 八阶滤波器
9.1.3 十阶滤波器
9.1.4 十二阶滤波器
9.2 对称响应的不对称实现
9.3 Pfitzenmaier结构
9.4 级联四角元件——八阶及以上级联的两个四角元件
9.5 并联二端口网络
9.5.1 偶模和奇模耦合子矩阵
9.6 闭端形拓扑结构
9.6.1 闭端形拓扑的扩展形式
9.6.2 灵敏度分析
9.7 小结
9.8 参考文献

第10章 提取极点和三角元件的综合与应用
10.1 提取极点滤波器的综合
10.1.1 提取极点元件的综合
10.1.2 提取极点综合实例
10.1.3 提取极点滤波器网络的分析
10.1.4 直接耦合提取极点滤波器
10.2 带阻滤波器的提取极点综合方法
10.2.1 直接耦合带阻滤波器
10.3 三角元件
10.3.1 三角元件的电路综合方法
10.3.2 级联三角元件——耦合矩阵方法
10.3.3 基于三角元件的高级电路综合方法
10.4 盒形和扩展盒形结构
10.4.1 盒形拓扑结构
10.4.2 扩展盒形拓扑结构
10.5 小结
10.6 参考文献

第11章 微波谐振器
11.1 微波谐振器结构
11.2 谐振频率计算
11.2.1 常规传输线谐振器的谐振频率
11.2.2 计算谐振频率的横向谐振方法
11.2.3 任意外形谐振器的谐振频率
11.3 谐振器的无载Q值
11.3.1 常规谐振器的无载Q值
11.3.2 任意外形谐振器的无载Q值
11.4 有载和无载Q值的测量
11.5 小结
11.6 参考文献

第12章 波导与同轴低通滤波器
12.1 公比线元件
12.2 低通原型传输多项式
12.2.1 第二类切比雪夫多项式
12.2.2 Achieser-Zolotarev函数
12.3 分布阶梯阻抗低通滤波器的综合实现
12.3.1 ω平面到θ平面的传输函数S21的映射
12.3.2 阶梯阻抗低通原型电路的综合
12.3.3 实现
12.4 短阶变换器
12.5 混合集总/分布参数低通滤波器的综合与实现
12.5.1 传输和反射多项式的构成
12.5.2 皱折低通原型电路综合
12.5.3 应用
12.6 小结
12.7 参考文献

第13章 单模和双模波导滤波器
13.1 滤波器综合过程
13.2 滤波器函数设计
13.2.1 幅度优化
13.2.2 抑制优化
13.2.3 群时延优化
13.3 微波滤波器网络的实现与分析
13.4 双模滤波器
13.4.1 虚拟负耦合
13.5 耦合符号修正
13.6 典型耦合矩阵拓扑的双模实现
13.6.1 折叠形拓扑
13.6.2 Pfitzenmaier拓扑
13.6.3 传递形拓扑
13.6.4 级联四角元件
13.6.5 扩展盒形拓扑
13.7 相位直接耦合提取极点滤波器
13.8 全感性双模滤波器
13.8.1 等效电路综合
13.9 小结
13.10 参考文献

第14章 耦合谐振滤波器的结构与设计
14.1 切比雪夫带通滤波器的电路模型
14.2 谐振器间耦合计算
14.2.1 电壁与磁壁的对称性应用
14.2.2 利用S参数计算谐振器间耦合
14.3 输入/输出耦合计算
14.3.1 频域法
14.3.2 群时延法
14.4 耦合矩阵模型的介质谐振滤波器设计实例
14.4.1 介质谐振器腔体结构计算
14.4.2 谐振器间耦合膜片尺寸计算
14.4.3 输入/输出耦合的计算
14.5 阻抗变换器模型的波导膜片滤波器设计实例
14.6 J导纳变换器模型的微带滤波器设计实例
14.7 小结
14.8 参考文献

第15章 微波滤波器高级电磁设计方法
15.1 电磁综合方法
15.2 电磁优化方法
15.2.1 电磁仿真器优化法
15.2.2 半电磁仿真器优化法
15.2.3 自适应频率采样电磁仿真优化法
15.2.4 电磁神经网络模型优化法
15.2.5 电磁多维柯西优化法
15.2.6 电磁模糊逻辑优化法
15.3 高级电磁设计方法
15.3.1 空间映射法
15.3.2 修正粗糙模型法
15.3.3 滤波器设计的广义修正粗糙模型法
15.4 小结
15.5 参考文献

第16章 介质谐振滤波器
16.1 介质谐振器的谐振频率计算
16.2 介质谐振器的精确分析
16.2.1 介质谐振器的模式图
16.3 介质谐振滤波器的结构
16.4 介质谐振滤波器设计中的考虑
16.4.1 滤波器可达到的Q值
16.4.2 介质谐振滤波器的谐波性能
16.4.3 温度漂移
16.4.4 功率容量
16.5 其他介质谐振器结构
16.6 低温介质谐振滤波器
16.7 混合介质/超导滤波器
16.8 小结
16.9 参考文献

第17章 全通相位与群时延均衡器网络
17.1 全通网络的特性
17.2 集总元件的全通网络
17.2.1 纯阻性终端负载的对称栅格网络
17.2.2 网络实现
17.3 微波全通网络
17.4 全通网络的物理实现
17.4.1 传输型均衡器
17.4.2 反射型全通网络
17.5 反射型全通网络的综合
17.6 实际窄带反射型全通网络
17.6.1 C类波导结构全通均衡器
17.6.2 D类波导结构全通均衡器
17.6.3 窄带TEM电抗网络
17.7 全通网络的优化准则
17.8 损耗的影响
17.8.1 集总参数一阶全通均衡器的损耗
17.8.2 集总参数二阶全通均衡器的损耗
17.8.3 分布参数全通网络的损耗影响
17.9 均衡器的折中设计
17.10小结
17.11参考文献

第18章 多工器理论与设计
18.1 背景
18.2 多工器构造
18.2.1 混合电桥耦合法
18.2.2 环形器耦合法
18.2.3 定向滤波法
18.2.4 多枝节耦合法
18.3 射频信道器(多工器)
18.3.1 混合电桥分支网络
18.3.2 环形器耦合多工器
18.3.3 路径失真
18.4 射频合路器
18.4.1 环形器耦合多工器
18.4.2 混合电桥耦合滤波合路模块多工器
18.4.3 定向滤波合路器
18.4.4 多枝节多工器
18.5 收发双工器
18.5.1 收发双工滤波器的内部电压
18.6 小结
18.7 参考文献

第19章 微波滤波器计算机辅助诊断与调试
19.1 耦合谐振滤波器的逐阶调试
19.2 基于电路模型参数提取的计算机辅助调试
19.3 基于输入反射系数极点和零点的计算机辅助调试
19.4 时域调试
19.4.1 谐振器频率的时域调试
19.4.2 谐振器间耦合的时域调试
19.4.3 “黄金”滤波器的时域响应
19.5 基于模糊逻辑技术的滤波器调试方法
19.5.1 模糊逻辑系统描述
19.5.2 建立模糊逻辑系统的步骤
19.5.3 布尔逻辑和模糊逻辑的比较
19.5.4 滤波器调试中的模糊逻辑应用
19.6 滤波器自动调试装置
19.7 小结
19.8 参考文献

第20章 微波滤波器网络的高功率因素
20.1 背景
20.2 无线系统中的高功率要求
20.3 高功率放大器
20.4 高功率击穿现象
20.4.1 气体击穿现象
20.4.2 平均自由路径
20.4.3 扩散
20.4.4 吸附效应
20.4.5 空气击穿电场强度
20.4.6 临界气压
20.4.7 波导和同轴传输线的功率等级
20.4.8 降额系数
20.4.9 功率等级的热耗散影响
20.5 高功率带通滤波器
20.5.1 带通滤波器的热耗限制
20.5.2 带通滤波器的电压击穿限制
20.5.3 滤波器原型网络
20.5.4 集总到分布变换
20.5.5 原型网络的谐振器电压
20.5.6 有限元法仿真与验证实例
20.5.7 多工器中的高电压
20.6 二次电子倍增击穿
20.6.1 真空环境条件
20.6.2 施加的射频电压
20.6.3 f×d乘积
20.6.4 材料的表面条件
20.6.5 二次电子倍增的检测与预防
20.6.6 二次电子倍增的设计余量
20.6.7 二次电子倍增击穿电平
20.7 高功率器件的无源互调因素
20.7.1 无源互调的测量
20.7.2 无源互调的控制准则
20.8 小结
20.9 参考文献

附录A 物理常数
附录B 金属导电率
附录C 材料的介电常数和损耗角正切
附录D 矩形波导定义

索引