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摘要：传统波导滤波器是由普通电抗元件组成，其结构复杂，调试困难，成本高，不利于大批量生产。而平面电路滤波器可以在完成同等电性能的同时，克服以上缺点。本文用模式匹配和网络级联的方法对其进行了详细的分析，阐述了E面膜片波导滤波器的工作原理，给出了具体设计方法。最后用这种方法设计出一款工作于Ka波导的波导带通滤波器，并加工了实物进行测试。
关键词：E面膜片波导滤波器；带通滤波器；毫米波
微波滤波器是微波系统中用来分离或组合各种不同频率信号的重要元件，在微波毫米波通信，卫星通信，雷达，导航等各个领域都有着广泛的应用。它的性能直接决定了其所在微波系统的质量。波导型滤波器是它的一个重要分支。最常见的也是文献中写的最多的波导型滤波器是并联电感耦合型带通滤波器和E面膜片滤波器，但是由于并联电感耦合型带通滤波器分离的结构太多，膜片在加工精度上难以保证，抗振性能差，膜片调节起来也不方便；而E面膜片滤波器结构简单，能获得较高的Q值和较好的滤波特性，设计精度高，易于批量生产。所以本文最终选择了E面金属膜片波导带通滤波器。
国外在80年代开始就使用模式匹配法来计算E面膜片的S参数，利用网络级联的方法将E面膜片和波导段的S参数级联起来，得到总的滤波器的S参数，进行优化得到滤波器的尺寸。模式匹配法是一种高精度的数值解法，它通过考虑不连续性附近的高次模和金属膜片厚度对散射参数的影响，从而更准确地分析波导不连续性结构。它的计算量相当大，但在如今计算机迅猛发展，这都已经不是问题。
本文用模式匹配和网络级联的方法对矩形波导E面金属膜片滤波器进行分析，并通过软件进行综合设计和仿真验证，给出了设计实例。
1 基本原理
如图1所示就是E面金属膜片滤波器的结构图。它的基本外形是每隔一段空波导，在矩形波导中央的E面插入一块与E面平行的金属膜片，膜片的个数，每个膜片的长度还有所隔空波导的长度都是根据实际指标要求来计算完成的。其中，膜片起耦合作用，相邻膜片之间构成谐振腔，通过谐振腔的耦合构成波导带通滤波器。
由图可以看出，不连续性结构只发生在x方向上，由于波导一般都是主模传输，而TE10在不连续性附近只能激励起TEm0模，不能激励起TEmn(n≠0)模和TMmm模。
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