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抽头式微波滤波器的分析与设计

作　者: 郑清扩
导　师: 王锡良
学　校: 电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 抽头式微波滤波器参数提取梳状线交指线直接耦合
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 573次
引　用: 2次
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内容摘要

现代微波通信技术的迅速发展,使得频谱资源变得日益紧张,对微波滤波器的指标要求也越来越高,比如高选择性、低损耗、小体积以及低成本等,势必推动了对微波滤波器更深入的研究。抽头式输入\输出单元,以其紧凑的结构形式,灵活的设计方法,早在上世纪六七十年代就被许多人员研究,但是由于等效电路法分析该单元的精度较差、调试难度大、研制周期长等原因,影响了抽头式微波滤波器的广泛应用。随着计算机性能的提高,以及微波CAD技术的进步,高频电磁仿真软件仿真的精度和效率不断提高,可以将传统的等效电路设计方法与高频电磁仿真软件相结合,提高设计精度,缩短研制周期。本文主要工作是深入研究抽头式结构微波滤波器,以实现对这类滤波器的高效快速设计。现总结如下:1.对微波滤波器的设计理论进行系统的分析,阐述了微波滤波器的传输函数、低通原型、频率变换、倒置变换器以及元件损耗对带内插损的影响等方面。2.对抽头线单元和内部耦合结构进行了详细研究,给出了等效电路和参数提取两种分析方法,并编写了相应的设计程序。3.结合具体的微波滤波器设计指标,分别给出了不同类型滤波器的设计实例,其中包括梳状线、交指线以及直接耦合等结构形式,并对各种结构形式的适用条件和范围作了较细致的分析,给出了相应的选型依据,最后还给出了部分微波滤波器的仿真和测试结果及分析。总之,本文对抽头式结构进行了细致的研究,并灵活的运用到微波滤波器的实际设计中,所设计的微波滤波器,结构紧凑,性能优良,具有较好的工程应用价值。

全文目录

第一章引言  8-12
  1.1 抽头式微波滤波器研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 抽头式微波滤波器设计的主要步骤  10-11
  1.4 本论文的主要工作和创新  11-12
第二章微波滤波器基本设计理论  12-31
  2.1 传输函数  12-18
    2.1.1 复平面上的零点和极点  13
    2.1.2 Butterworth(最平坦)响应  13-14
    2.1.3 Chebyshev(等波纹)响应  14-15
    2.1.4 椭圆函数响应  15-16
    2.1.5 广义Chebyshev 响应  16-18
  2.2 低通原型滤波器  18-22
    2.2.1 Butterworth(最平坦)低通原型滤波器  19-20
    2.2.2 Chebyshev(等波纹)低通原型滤波器  20-21
    2.2.3 椭圆函数低通原型滤波器  21-22
    2.2.4 广义Chebyshev 低通原型滤波器  22
  2.3 频率变换  22-25
  2.4 倒置变换器  25-27
    2.4.1 阻抗和导纳倒置变换器的定义  25-26
    2.4.2 原型滤波器中的倒置变换器  26-27
  2.5 滤波器的损耗和无载品质因数  27-31
    2.5.1 有耗元件的无载品质因数  27-28
    2.5.2 低通和高通滤波器中的损耗特性  28-29
    2.5.3 带通和带阻滤波器中的损耗特性  29-31
第三章微波滤波器抽头单元分析  31-41
  3.1 等效电路分析  31-35
    3.1.1 梳状线抽头单元分析  31-33
    3.1.2 交指线抽头单元分析  33-35
  3.2 有载品质因数参数提取方法  35-39
    3.2.1 有载品质因数Qe 的定义  35
    3.2.2 单加载谐振器分析法  35-37
    3.2.3 双加载谐振器分析法  37-39
  3.3 抽头单元的结构实现形式  39-41
第四章微波滤波器耦合结构分析  41-58
  4.1 耦合结构的等效电路分析  41-46
    4.1.1 耦合谐振器带通滤波器基本原理  41-43
    4.1.2 梳状线耦合结构分析  43-44
    4.1.3 交指线耦合结构分析  44-46
  4.2 耦合结构参数提取分析  46-55
    4.2.1 对称耦合谐振器分析  46-50
      4.2.1.1 电耦合  46-47
      4.2.1.2 磁耦合  47-49
      4.2.1.3 混合耦合  49-50
    4.2.2 非对称耦合谐振器分析  50-54
      4.2.2.1 电耦合  50-51
      4.2.2.2 磁耦合  51-52
      4.2.2.3 混合耦合  52-54
    4.2.3 耦合系数的通用表达式  54-55
  4.3 耦合系数的EM 仿真实现  55-58
    4.3.1 电壁和磁壁提取方法  55-57
    4.3.2 双模提取方法  57-58
第五章抽头式微波滤波器设计实例  58-76
  5.1 抽头式梳状线微波滤波器设计  58-67
  5.2 抽头式交指线微波滤波器设计  67-72
  5.3 抽头式直接耦合微波滤波器设计  72-76
第六章结论与工作展望  76-77
参考文献  77-80
致谢  80-81
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  81

抽头式微波滤波器的分析与设计

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