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悬置带状线实现超宽带滤波器的设计

作　者: 郝佳
导　师: 张玉兴
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 超宽带滤波器 悬置带状线 广义切比雪夫 高低通级联滤波器
分类号: TN713
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来,超宽带技术蓬勃发展。作为超宽带系统中重要的无源器件之一,超宽带滤波器引起了越来越多的重视和研究。在当今军事通信和民用通信中,超宽带系统的研究具有广泛的应用前景和巨大的市场价值,并具有深远的社会和军事意义。随着无线通信的迅猛发展,频率资源的日益紧张.作为分离有用和无用信号的微波滤波器成为通信系统中的重要部件,其性能的优劣直接影响整个通信系统的质量。现在,超宽带微波滤波器已被广泛应用于微波、毫米波通信、微波导航、制导、遥测遥控、卫星通信以及军事电子对抗等多种领域。高阻带抑制、低通带插损、宽频带、高功率、寄生通带远和带内平坦群时延等成为用户的主要技术指标要求。在对微波滤波器指标要求也越来越高的同时,体积、成本、设计速度也受到了前所未有的关注。这就促使微波设计师们不断研究和发展微波滤波器设计技术。本文的以悬置带状线为基础,结合滤波器的综合设计,并研究了与之相关的理论和技术,最终实现超宽带滤波器的设计。本文的主要研究内容如下:1.介绍超宽带技术的发展及滤波器的相关要求,分析了当前超宽带滤波器的发展现状和困难。2从滤波器设计原理出发,介绍了微波滤波器的基本理论,常用滤波器种类,和具体的微波实现方法。3对悬置带状线的传输特性进行了理论上的分析,特别是对在滤波器设计中具有特殊意义宽边耦合结构做了详细的分析。4设计方法上采用matlab编程计算设计初值,结合三维电磁仿真软件HFSS,建模仿真分析;滤波器结构上采用高低通级联的方式,分别加工了低通滤波器,高通滤波器和整体结构的带通滤波器,并分别对个滤波器部分进行了测试和对比,得到了较好的结果,验证了设计理论、方法的正确性。5对级联滤波器和级联结构的滤波器分别进行测试比较,分析由于端口失配所带来的影响,并对超宽带滤波器的寄生通带、寄生阻带进行分析,找出问题产生的原因。6根据实际产品的性能和理论分析的对比,找出现有方案的不足,并且指出进一步提高超宽带滤波器性能的设计思路和实现方法。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 课题背景，研究目的及意义  10-11
  1.2 超宽带滤波器的研究历史及现状  11-12
  1.3 难点  12-13
  1.4 本论文的主要内容  13-15
第二章 滤波器设计的基本理论  15-43
  2.1 无源网络的综合  15-25
    2.1.1 正实函数的定义和性质及阻抗函数  15-17
    2.1.2 电抗函数的性质  17-19
    2.1.3 胡维茨多项式与电抗函数  19
    2.1.4 电压转移函数和传输系数  19-20
    2.1.5 功率转移函数与插入衰减  20-21
    2.1.6 反射系数、电压驻波比与衰减的关系  21-23
    2.1.7 反射系数与阻抗  23-25
    2.1.8 双终端LC 二端口网络的综合步骤  25
  2.2 归一化低通原型滤波器的一般概念  25-34
    2.2.1 最平坦低通原型滤波器  28
    2.2.2 切比雪夫低通原型滤波器  28-29
    2.2.3 椭圆函数低通原型滤波器  29-30
    2.2.4 广义切比雪夫低通原型滤波器  30-32
    2.2.5 频率变换  32-34
  2.3 阻抗变换器  34-36
  2.4 微波结构模拟集总元件  36-43
    2.4.1 Richards 变换  37-38
    2.4.2 Kuroda 规则  38
    2.4.3 用微波结构模拟集总元件  38-43
第三章 悬置带状线的特性分析  43-51
  3.1 悬置空气带状线特性阻抗分析  44
  3.2 悬置空气带状线耦合结构特性阻抗分析  44-51
    3.2.1 ABCD 参数  45-46
    3.2.2 耦合线与开路线的比较  46-48
    3.2.3 忽略终端效应的设计方法  48-49
    3.2.4 包含终端效应的设计方法  49-51
第四章 低通部分设计与实现  51-62
  4.1 理想低通滤波器  51-53
  4.2 低通滤波器的微波实现  53-55
  4.3 滤波器的仿真与优化  55-59
    4.3.1 仿真模型建立  56-58
    4.3.2 仿真结果  58-59
  4.4 低通滤波器测试结果  59-62
第五章 高通部分设计与实现  62-71
  5.1 理想高通滤波器  62-63
  5.2 高通滤波器的微波实现  63-65
    5.2.1 基本参数  63
    5.2.2 串联电容的实现  63-65
    5.2.3 高通滤波器结构  65
  5.3 高通滤波器仿真分析  65-67
  5.4 高通滤波器加工结果  67-71
第六章 带通滤波器的实现  71-81
  6.1 理想带通滤波器  71-72
  6.2 带通滤波器的仿真  72-74
  6.3 带通滤波器的实现  74-80
    6.3.1 分立的高低通级联滤波器测试结果  75-77
    6.3.2 独立带通滤波器测试结果  77-80
  6.4 测试结果分析  80-81
第七章 结论与展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
攻读硕士学位期间的研究成果  86-87

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 滤波技术、滤波器
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