(5)矩形系数:定义为滤波器与带宽的比值,用SF表示,理想滤波器,一般来说,SF值越高,响应越陡峭,滤波器的矩形系数越靠近1则性能越好,表征响应在滤波器截止频率附近的变化陡峭程度。
(6)波纹系数:波纹系数是在通带内滤波器响应的最大值与最小值之差,形象的说,表征的是滤波器通带内响应的平坦度,单位为dB。
(7)品质因数(Q):品质因数Q表征了滤波器的频率选择性,使用的是谐振频率下滤波器在一个周期内的平均储能与平均耗能之比,经实际检验发现Q值高的滤波器通带更窄,这样缩小滤波器通带的选择范围,减小了过渡带带宽,从而滤波器的频率选择性越好。
其中,中心频率、通带带宽、阻带衰减这几个指标最为关键。
2。2 二端口网络基础
微波系统由各种微波元件和微波传输线组成,针对微波传输线我们可以用电磁场理论进行研究与计算,而处理微波元件则可以用低频电路研究中等效电路的研究方法。微波网络理论告诉我们,这两种研究方法可以涵盖几乎所有的复杂的微波系统。网络理论在最开始是用来研究低频电路的,后来工程师发现同样可以运用于微波电路的设计,因此用于研究低频电路所设定的概念、发现的定律、总结出的研究方法等一般都可以直接类比延伸到微波电路的设计。网络在研究复杂的低频电路是就是意义深远的研究方法,应用与研究微波滤波器时同样如此,它将电路网络输入与输出特性之间的关系进行简化,甚至可以减少元件的数目,这直接重组与简化了微波电路的设计,变革了微波电路的设计方法。将系统作为一个“黑匣子”,设计师只需要知道网络的输入和输出参数,分析其等效网络的反射、衰减、相移特性等,而不必通晓系统的内部结构,就可以判定系统结构的正确与否。
微波电路网络分析法中,研究人员可以人为的设置不同参数以方便对不同性质的电路进行研究,常用的网络参数有四种:Z、Y、A、S。这四种参数之间可以相互转换,按照电路特性与研究习惯可以自由选择,以S参数为例,它由网络端口的输入输出定义得到,因而只要人为指定输入、输出单位,几乎所有两端口结构都可以看作双端口线性网络进行研究,这样的二端口网络如下图所示。
图 2。2 二端口网络变量
其中,、、、为端口1、2的电压、电流,和为输入、输出端的终端匹配阻抗。
电压方程为:可以转化为:
因此定义的复振幅为: (2。4)
、、、来表示波的变量,其中a为入射波,b为反射波,对应的关系如下:
从S参量的物理意义出发,它可以表示二端口网络中入射波和反射波的输入输出关系,因此S参量组成的矩阵可以称为S矩阵,也可称为散射矩阵,将所有变量归一化之后,端口上的电压、电流、、与其入射、反射波之间关系可以如下表示:
加入S参量后,关系式转变为: (2。10)
相应的S矩阵即为: (2。11)
其中符号的物理意义为:
、分别为端口1、2的反射系数;为端口2至端口1的传输系数;为端口1至端口2的传输系数。S参量在微波滤波器设计中使用的最多也,因为它可以用来衡量微波电路
性能的好坏并且易于测量。实际操作中,研究员若想得到其他参数只需要测量端口与端口之间的传输系数,计算效率非常高,尤其S参量表征了整个电路性能好坏的,因此得到广大设计师的青睐。