本文的基础是以等离子体的电磁特性和现代微波滤波器设计理论,着重对非磁化等离子体滤波器进行透彻的分析,得到了很多结论,推导出了非磁化与磁化等离子体的等效介电常数,计算出了自由空间中非磁化等离子体中平面波的模式与能量传播。对非磁化等离子体进行详细的理论研究,计算出了等离子体滤波器中的电磁场模式分布与透射系数,证明了滤波器的可实现性,进而给出了滤波中心频率的计算公式。使用CST电磁仿真软件设计了等离子体滤波器,利用计算所得到的公式,研究参数的变化对滤波器性能的影响,着重对滤波器的电可调特性进行了分析。
2 微波滤波器的设计理论
2.1 微波滤波器的发展
滤波器在无线电技术中处于中心位置,可以使用滤波器分离或组合不同的频率。电磁波频谱为有限的,并且需要按照应用来分配,而滤波器可以用作限定大功率发射机在特定频带内的辐射,有可以用来防止接收机收到工作频带之外的其他干扰。超长波,微波,再到光波以上所有电磁波段都需要滤波器。文献综述
微波滤波器按不同观点可以来分类:按结构分(如同轴线、波导等),按作用分(如带通、带阻等),按应用分(如可调或固定调谐等),按工作方式分(如反射式、吸收式等),按加载方式分(如单终端、双终端等),按能量形式分(电磁的、自旋波的、声的等),按功率容量分(如大功率、低功率等),按频带大小分(如宽带、窄带等)。很明显这样的分类看上去很随便,所有每种分类中都会有一定的重复。
随着微波技术快速发展,微波滤波器作为一个很热的分支,导致想要详尽的探讨他的发展,需要很长的篇幅,这里只对重要进展作一些概况
应用从个别到一般,设计方法从繁到简,从粗到精,形式的多样化,元件化,标准化,和其他的有源或无源微波元件结合越来越密切,各种各样的新材料应用于微波滤波器,高速和自动化的调谐,向新波段进行发展
2.2 滤波器基本理论与设计基础
滤波器的特性可以使用它的频率响应进行描述,按照特性的差异,可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。图2-1中展示了四种理想滤波器的衰减系数与归一化角频率之间的关系。