带阻滤波器

一种特殊的带阻滤波器

带阻滤波器（bandstop filters，简称BSF）是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。其中点阻滤波器（notch filter）是一种特殊的带阻滤波器，它的阻带范围极小，有着很高的Q值（Q Factor）。

概念

将输入电压同时作用于低通滤波器和高通滤波器，再将两个电路的输出电压求和，就可以得到带阻滤波器，如下图所示。其中低通滤波器的截止频率应小于高通滤波器的截止频率，因此，电路的阻带为( - )。带阻滤波器分为腔体带阻滤波器、LC带阻滤波器和有源带阻滤波电路　实用电路常利用无源低通滤波器和高通滤波器并联构成无源带阻滤波电路，然后接同相比例运算电路，从而得到有源带阻滤波电路

发展进程

上个世纪 60 年代，G.L.Matthaei对滤波器的设计进行了比较系统的描述,其中对带阻滤波器的设计描述也较为详细，主要是切比雪夫和椭圆函数型,其结构都是由短截线谐振器构成的，谐振器间隔 1/4 波长的奇数倍并沿主波导或主传输线排列。

1964 年，B.M.Schiffman详细解释了带阻滤波器的一般设计原理，并给出了适用于所有频率的带阻滤波器设计公式。

1967 年，E.G.Cristal给出了基于窄带设计的带阻滤波器设计的一般近似公式，简化了使用精确设计公式的计算量，便于进行窄带带阻滤波器的设计。至此，带阻滤波器的设计理论已经较为完备。

到了 70 年代，Atia 和 Williams最早提出了交叉耦合滤波器的通用理论，并提供了一些常用的理论公式。在此基础上，许多人经过不懈的努力，逐步发展出了交叉耦合带阻滤波器的方法。1983 年，Jian-Ren.Qian 和 Wei-Chen.Zhuang首先提出将带通滤波器的耦合谐振腔模型进行修改，并应用于带阻滤波器的设计，以得到高性能的带阻滤波器。但是该滤波器的结构比较复杂，是一个含有孔缝耦合的谐振腔再耦合到主波导上，在实际设计中加工难度较高，不利于批量生产加工。1999 年 Richard J.Cameron提出了用循环递归的方法来构成交叉耦合的传输函数和反射函数多项式，由导纳矩阵和局部分式展开方法给出了耦合矩阵的综合过程。2000 年，J.R.Motejo-Garai耦合矩阵从 N 维扩展到了 N 阶 N+2 维,即传输零点的个数等于交叉耦合滤波器的阶数。但是所综合出来的滤波器的耦合矩阵在物理结构上不一定是可实现的，或不是最简的，目前国际上主要采用矩阵旋转技术和优化技术进行消零，实现给定传输零点位置的耦合矩阵的简化。

带阻滤波器的可调性也是研究的重要方向，对滤波器的成品率有重要影响。J.L. Lacombe对带阻滤波器在 MIC 中的可调性进行了科学的试验，并设计了一款可以随使用时进行调谐调节的带阻滤波器。G.L.Matthaei中采用带阻滤波器的调谐方法进行了试验，在滤波器的 H 面调谐方式有了很好的结果，并对 E 面的调谐方式也进行了部分探讨。Auffray中则是对带阻滤波器的 E 面调谐进行了试验，得到了相似的结果。Liu, A.Q对带阻滤波器和带通滤波器的调谐也做过类似的研究。

对带阻滤波器的其他方面进行的研究也很多，如在 2005 年的文献中，Torgow,E.N 和 Collins, G.E对带阻滤波起在高功率方面的应用进行了介绍，表明带阻滤波器在高功率方向将可以得到很大的应用前景。

分类

带阻滤波器一般分为腔体带阻滤波器和LC带阻滤波器

幅频特性

理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。带阻滤波器的中心频率f0和抑制带宽BW之间的关系为特性式中，Q为品质因数,fH为带阻滤波器的上限频率，fL为带阻滤波器的下限频率，其中fH>fL。带宽BW越窄,品质因数Q越高。

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