滤波器是具有频率选择性的双端口器件。由于谐振器的频率选择性，所以规定的频率信号能够通过器件，而规定频率信号以外的能量被反射，从而实现频率选择的功能。
滤波器从物理结构上，就是由一些不同的单个谐振器按相应的耦合系数组合而成，最后达到规定频率的信号从输出端通过的目的。
1. 滤波器技术指标
1.1工作频率范围: 1060MHz±100MHz 1.2插入损耗： 0.5dB max 1.3驻波比: 1.2 max
1.4带外抑制： ＞20dB@f0±200MHz
＞35dB@f0±300MHz ＞60dB@f0±500MHz
1.5寄生通带： f＞3500MHz以上，对衰减不作要求
1.6工作温度: -55°Cto+85°C 1.7最大输入脉冲功率：400W； 最大输入平均功率：20W
2.滤波器设计原理
端口1 谐振器1 谐振器2 谐振器5 端口2
图1 滤波器原理图
3.滤波器结构选择 3.1物理结构选择
根据以上技术指标选择腔体交指型带通滤波器，主要的原因是因为它有着良好的带通滤波特性，而且它结构紧凑、结实；且容易制造；谐振杆
的长度近似约为λ/４（波长）0，故第二通带在３倍fo上，其间不会有寄生响应。它用较粗谐振杆作自行支撑而不用介质，谐振杆做成圆杆，还可用集总电容加载的方法来减小体积和增加电场强度，而且它适用于各种带宽和各种精度的设计。
3.2电路结构的选择
根据以上技术指标选择交指点接触形式，主要的原因是它的谐振杆的一端是开路，一端是短路（即和接地板接连在一起），长约λ/４0，载ＴＥＭ(电磁波)模，杆１到杆n都用作谐振器，同时杆１和杆n也起着阻抗变换作用。
4.电路仿真设计
如图2模型选择。采用An soft公司的Serenade设计，根据具体的技术指标、体积要求和功率容量的考虑，此滤波器采用腔体交指滤波器类型,使用切比雪夫原型来设计，用圆杆结构的物理方式来实现。
图2模型选择
如图3滤波器综合指标选择。根据具体的技术指标，填入相对应的框里，根据软件与实际的误差，0.2dB带宽放至25‰。电长度计算公式：1Hz＝λ/4＝90°、λ＝3x108 1GHz=75mm=90o
图3滤波器综合指标
如图4矩形系数选择。选取技术指标中要求最高的一个带外抑制点，必须保证留够8dB的余量。
图4矩形系数选择
如图5比例因子选择。选定比例因的原则是：一是使各谐振器的阻抗
水平适当，间隙适中，二是使谐振器的Q值最佳，一般选特性阻抗为73欧左右时Q值最高，其次在规定的体积范围内，尽量把体积宽度加大，以提高腔体的Q值，从而减小其插入损耗；在宽度方向也尽量加宽，以提高谐振杆的电长度，这样以免调谐螺钉电容加载太强，影响Q值和产品的功率容量。
图5比例因子选择
如图6综合尺寸。根据下图得出相应的物理尺寸。
图6综合尺寸
图7史密斯圆图
图8相位、延时图
图9传输、反射图
电路设计完成后，记录物理尺寸，进行三维仿真
5.三维仿真设计
采用An soft公司的电磁场仿真软件HFSS。
5.1进入项目管理器
打开Ansoft HFSS，（麦克斯韦）Maxwell控制面板。将出现如下图所示的窗口。
5.2工程目录
在使用Ansoft HFSS求解时，第一步就是要创建一个目录和项目，用于存储与问题相关的数据。在（麦克斯韦）Maxwell控制面板中打开工程目录（Projects）。将出现如下图所示的窗口。
5.3添加新项目
执行命令菜单左上部的工程目录（Projects）块,选择新的项目（New）。如下图所示的窗口。
在姓名栏（Name）里输入新的项目名字。确定后将出现如下图所示的窗口。注：只能用字母。
5.4选择本征模软件
从软件菜单里选择本征模解(Eigenmode Solution)最初，（激励解Driven
Solution显示为可选项。）
5.4.1激励解
选择激励解(Driven Solution)是为了使用基于软件的有限元法去求解源激励的机构。Ansoft HFSS计算了无源高频结构的S参数，如微带线、传输线。软件包括后处理命令, 这个命令是用于具体分析结构的电磁场特性。
使用激励解(Driven Solution)，可以计算：
基本的电磁场量，对于开放边界而言，还可以计算辐射近场和远场。
特性端口阻抗和传播常数。
一般 S参数和相对于具体端口阻抗归一化的S参数。 5.4.2本征模解
选择本征模解(Eigenmode Solution)用于计算某一结构的本征模或谐振。本征模解可以找出结构的谐振频率以及谐振点的场值。Ansoft HFSS本征模软件可以求出无耗和有耗结构的本征模，可以计算出腔的无载Q值。Q是一个性能参数，是反映系统能量损耗的尺度。无载Q是由于有耗材料引起的。因为端口和源均被限制为本征模问题，因此Q的计算不包括由源引起的损耗。
下列限制不适用于本征值求解：
■ 端口 ■ 电压 ■ 电流 ■ 磁偏置 ■ 辐射
5.5三维建模
执行命令菜单上部选择绘制菜单（Draw）。三维模拟窗口出现。如下
图所示
执行命令Ctrl+F3,调入宏命令出现如下图所示
编辑宏命令程序，把Serenade综合出来的物理尺寸输入宏命令程序。如下图所示
# BEGIN: LINES ADDED BY MACRO EDITOR. DO NOT EDIT THE BELOW TEXT!
Assign kh -28 谐振器内孔深度 ExpAssign \"kh\" kh
Assign z 12 内腔厚度 ExpAssign \"z\" z
Assign h1 -16 首级末级调谐器深度 ExpAssign \"h1\" h1
Assign h3 -14 中间几级调谐器深度 ExpAssign \"h3\" h3
Assign r1 2.25 谐振器外圆直径 ExpAssign \"r1\" r1
Assign r2 1.75 谐振器内圆直径 Assign r3 1 调谐器直径
Assign s1 3.83 第一谐振器和第二谐振器中间耦合距离，对称 ExpAssign \"s1\" s1
Assign s2 5.3 第二谐振器和第三谐振器中间耦合距离，对称 ExpAssign \"s2\" s2
Assign bj 5 第一谐振器距离腔体内腔边缘距离 ExpAssign \"bj\" bj
Assign c 2 谐振器距离腔体内腔高度距离 ExpAssign \"c\" c
Assign d 40 内腔高度 ExpAssign \"d\" d
Assign ch 20 耦合探针在谐振器上的高度 ExpEval \"h=d-c\"
Assign h ExpEval \"h\" 以下均是宏命令自动记录值。固定值 ExpEval \"z1=z/2\"
Assign z1 ExpEval \"z1\" ExpEval \"yy1=5+bj\"
Assign yy1 ExpEval \"yy1\" ExpEval \"yy2=-yy1\"
Assign yy2 ExpEval \"yy2\" ExpEval \"hh=-h\"
Assign hh ExpEval \"hh\" ExpEval \"y1=bj+r1\" Assign y1 ExpEval \"y1\" ExpEval \"y2=y1+s1+2*r1\" Assign y2 ExpEval \"y2\" ExpEval \"y3=y2+s2+2*r1\" Assign y3 ExpEval \"y3\"
ExpEval \"y4=y3+s2+2*r1\" Assign y4 ExpEval \"y4\" ExpEval \"y5=y4+s1+2*r1\" Assign y5 ExpEval \"y5\" ExpEval \"a=y5+r1+bj\" Assign a ExpEval \"a\" ExpEval \"kkh=-kh\"
Assign kkh ExpEval \"kkh\" ExpEval \"h4=h1\"
Assign h4 ExpEval \"h4\" ExpEval \"h2=-h3\"
Assign h2 ExpEval \"h2\" ExpEval \"a1=a+4\"
Assign a1 ExpEval \"a1\"
# END: LINES ADDED BY MACRO EDITOR. DO NOT EDIT THE ABOVE TEXT!
# Version 1
NewObjColor 192 192 192 Box [0, 0, 0] z a d \"box2\" NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y1 0 2 r1 h \"cyl5\" 12 Pos3 Add(Mul(r1 1) z1) Add(Mul(r1 0) y1) Add(Mul(r1 0) 0)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y2 d 2 r1 hh \"cyl6\" 12 Pos3 Add(Mul(r1 1) z1) Add(Mul(r1 0) y2) Add(Mul(r1 0) d)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y3 0 2 r1 h \"cyl7\" 12 Pos3 Add(Mul(r1 1) z1) Add(Mul(r1 0) y3) Add(Mul(r1 0) 0)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y4 d 2 r1 hh \"cyl8\" 12 Pos3 Add(Mul(r1 1) z1) Add(Mul(r1 0) y4) Add(Mul(r1 0) d)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y5 0 2 r1 h \"cyl9\" 12 Pos3 Add(Mul(r1 1) z1) Add(Mul(r1 0) y5) Add(Mul(r1 0) 0)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y1 h 2 r2 kh \"cyl10\" 12 Pos3 Add(Mul(r2 1) z1) Add(Mul(r2 0) y1) Add(Mul(r2 0) h)
FitAll
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y2 c 2 r2 kkh \"cyl11\" 12 Pos3 Add(Mul(r2 1) z1) Add(Mul(r2 0) y2) Add(Mul(r2 0) c)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y3 h 2 r2 kh \"cyl12\" 12 Pos3 Add(Mul(r2 1) z1) Add(Mul(r2 0)
y3) Add(Mul(r2 0) h)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y4 c 2 r2 kkh \"cyl13\" 12 Pos3 Add(Mul(r2 1) z1) Add(Mul(r2 0) y4) Add(Mul(r2 0) c)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y5 h 2 r2 kh \"cyl14\" 12 Pos3 Add(Mul(r2 1) z1) Add(Mul(r2 0) y5) Add(Mul(r2 0) h)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y1 d 2 r3 h1 \"cyl15\" 12 Pos3 Add(Mul(r3 1) z1) Add(Mul(r3 0) y1) Add(Mul(r3 0) d)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y2 0 2 r3 h2 \"cyl16\" 12 Pos3 Add(Mul(r3 1) z1) Add(Mul(r3 0) y2) Add(Mul(r3 0) 0)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y3 d 2 r3 h3 \"cyl17\" 12 Pos3 Add(Mul(r3 1) z1) Add(Mul(r3 0) y3) Add(Mul(r3 0) d)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y4 0 2 r3 h2 \"cyl18\" 12 Pos3 Add(Mul(r3 1) z1) Add(Mul(r3 0) y4) Add(Mul(r3 0) 0)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 y5 d 2 r3 h4 \"cyl19\" 12 Pos3 Add(Mul(r3 1) z1) Add(Mul(r3 0) y5) Add(Mul(r3 0) d)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 -4 ch 1 0.625 yy1 \"cyl20\" 12 Pos3 Add(Mul(0.625 1) z1) -4 Add(Mul(0.625 0) ch)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 -4 ch 1 2.045 5 \"cyl21\" 12 Pos3 Add(Mul(2.045 1) z1) -4 Add(Mul(2.045 0) ch)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 a1 ch 1 0.625 yy2 \"cyl22\" 12 Pos3 Add(Mul(0.625 1) z1) Add(Mul(0.625 0) a1) Add(Mul(0.625 0) ch)
NewObjColor 192 192 192
Cyl Pos3 z1 a1 ch 1 2.045 -5 \"cyl23\" 12 Pos3 Add(Mul(2.045 1) z1) Add(Mul(2.045 0) a1) Add(Mul(2.045 0) ch)
Subtract { \"cyl11\" \"cyl10\" \"cyl12\" \"cyl13\" \"cyl14\" } { \"cyl5\" \"cyl6\" \"cyl7\" \"cyl8\" \"cyl9\" }
Undo 1
Subtract { \"cyl5\" \"cyl6\" \"cyl7\" \"cyl8\" \"cyl9\" } { \"cyl10\" \"cyl11\" \"cyl12\" \"cyl13\" \"cyl14\" }
Unite { \"box2\" \"cyl23\" \"cyl21\" } Unite { \"cyl22\" \"cyl9\" } Unite { \"cyl20\" \"cyl5\" }
Subtract { \"box2\" } { \"cyl6\" \"cyl7\" \"cyl8\" \"cyl15\" \"cyl16\" \"cyl17\" \"cyl18\" \"cyl19\" \"cyl20\" \"cyl22\" }
Select { \"+box2\" }
执行使用宏命令菜单（User）,调入编辑好的宏命令。如下图所示
退出三维模拟器：选择退出菜单（Exit）。出现一个窗口，提示你存储几何模型并核查模型。选择 Yes。出现一个进程条显示当系统在核查模型中不存在重叠物体时，系统的进程。
现在返回到执行命令窗口，准备设置材料。
5.6设置材料
为了彻底设置本征模问题，必须对几何模型中的每一个三维物体都要进行材料设置。
启动材料管理器：选择设置材料（Setup Materianls），则出现如下
图所示的材料设置（Material Setup）窗口。
设置腔体盒子(box2)为空气
把腔体盒子(box)设置为空气特性。 设置腔体盒子(box)为空气：
1. 在物体菜单（Object）列表中选择box。物体变亮表明它被选中。 2. 使用滚动条在材料（Material）列表中选择空气（air）。
选择赋值（Assign）。腔体盒子(box)被设置材料，接着它的名字将出现
在物体菜单（Object）列表中的材料（Material）下。如下图所示
退出材料管理器：
1. 选择退出菜单（Exit）。你将被提示存储材料设置。 2. 选择Yes。材料设置信息被存储。
你将返回执行命令窗口，可以看到，设置材料（Setup Materianls）旁出现一个对号，表明所有的物体都已经被成功的设置了材料特性。
5.7设置边界
打开三维边界管理器:
选择设置边界菜单（Setup Boundaries/Sources），就会出现三维边界设置管理器（3D Boundary/Source Manager）窗口。如下图所示
选定一端口面后，执行赋值（Assign）命令。则出现如下图所示。二端口赋值同上。
退出边界管理（Boundary Manager）
1. 从菜单栏里选择退出（Exit）菜单。系统会提示你保存边界设置。
2. 选择Yes。边界设置就保存好了。
现在返回命令执行窗口，在设置边界（Setup Boundaries/Sources）后会出现对勾，表明所有的物体边界都已经设置好了。
5.8设置生成解
执行设置解决方案（Setup Solution）。出现如下图所示窗口。
设置需要扫描（Sweep）的起始频率。设置完后退出生成解设置窗口。
5.9执行生成解
产生解：在执行窗口选择解决（Solve）。当求解时，在解决方案控制（Solution Monitoring）就会出现进度条。这使得你可以监视求解过程。
请注意和进度条同时出现的信息，描述了求解过程的不同阶段。如下图所示。
当求解完成后， 选择OK。
现在在执行窗口解决Solve后会出现对勾，表示已经解好了。如下图所示。
5.8生成结果
生成结果：执行窗口中的生成结果(Post Process)下拉菜单中的矩阵绘图。出现如下图所示窗口。
选择执行窗口中的绘图（Plot）下拉菜单中的新的图形(New Ploter)。 出现如下图所示窗口。
按上图选择S参数，确定后出现如下图。
根据上图显示曲线，已基本满足技术指标要求。按照以上物理尺寸出具加工图。调试后得出如下曲线。
4.34x8.6X1060/0.4X200=Q
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