交叉耦合滤波器设计

论文摘要

随着现代微波通信的快速发展,对于微波滤波器的性能要求越来越高:更小的体积、更低的带内插入损耗、更陡的带外抑制以及通带内良好的线性相位特性等。交叉耦合滤波器通过引入有限频率的传输零点,很大程度改善了滤波器的性能,在实际中得到了广泛应用。本文系统地研究了广义切比雪夫滤波器的综合理论及其在实际微波电路中的实现技术。首先,从不同的等效电路模型出发,得到相应的导纳函数,与从传输函数出发得到的导纳函数相对照,分别得到N阶、N+2阶耦合矩阵的解析综合解。同时利用传输零点与极点间的关系,实现了广义切比雪夫滤波器阶数和传输零点位置的优化提取。其次,本文还对优化方法提取耦合矩阵进行了研究,通过建立目标函数,采用遗传算法与单纯形法相混合的算法对特定拓扑结构的耦合矩阵进行综合。再次,对几种典型的交叉耦合滤波器拓扑结构的特性及其化简方法进行了研究,包括死胡同型、CT、CQ等。然后,论述了从实际微波电路结构中提取耦合系数以及源与负载端的外部品质因素的方法,并给出了具体的实例。最后给出了交叉耦合滤波器的设计流程,并在微带电路和同轴电路中实现了交叉耦合滤波器的设计,说明了设计方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 微波滤波器概述
• 1.2 交叉耦合滤波器研究概况
• 1.3 本论文的主要工作
• 第二章 广义切比雪夫滤波器综合
• 2.1 引言
• 2.2 广义切比雪夫函数
• 2.2.1 切比雪夫函数
• 2.2.2 广义切比雪夫函数
• 2.3 N 阶耦合矩阵综合
• 2.3.1 双端加载时电路导纳参数分析
• 2.3.2 单端加载时电路导纳参数分析
• 2.3.3 N 阶耦合矩阵综合实例
• 2.4 N＋2 阶耦合矩阵综合
• 2.5 传输零点的优化提取
• 2.6 优化方法综合耦合矩阵
• 第三章 耦合矩阵化简
• 3.1 相似变换消元
• 3.2 折叠型和轮型结构化简
• 3.3 死胡同型结构化简
• 3.4 CT、CQ 结构化简
• 3.5 盒型和广义盒型结构化简
• 3.6 总结
• 第四章 耦合系数及外部品质因素的提取
• 4.1 耦合系数的提取
• 4.1.1 电耦合
• 4.1.2 磁耦合
• 4.1.3 混合耦合
• 4.2 外部品质因素的提取
• 4.2.1 单端加载方式
• 4.2.2 双端加载方式
• 4.3 耦合系数及外部品质因素提取实例
• 4.3.1 微带结构
• 4.3.2 同轴结构
• 4.4 耦合极性分析
• 第五章 交叉耦合滤波器设计实例
• 5.1 交叉耦合滤波器设计过程
• 5.2 微带交叉耦合滤波器设计实例
• 5.3 同轴结构交叉耦合滤波器设计实例
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果