基片参数对微带带通滤波器传输特性影响研究

论文摘要

微波滤波器是无线电技术中的最重要的部分之一,随着通信技术的快速发展,微波滤波器设计技术也随着不同的应用需要,出现了多种不同滤波电路结构形式。如微带滤波器、同轴滤波器、波导滤波器、声表面波(SAW)滤波器、陶瓷介质滤波器等。微带滤波器因其具有体积小、成本低、重量轻、高性能、易与其它集成电路匹配等一系列优点,且符合当今电路设计发展方向,是应用比较广泛的一种滤波器。它可以分为平行耦合微带线滤波器、发夹式滤波器、悬置微带线滤波器、交叉耦合滤波器、平行耦合线分裂环滤波器等多种形式的微带滤波器。随着计算机技术与仿真软件的不断发展,新型仿真软件越来越融入到现代微波电路设计之中。本文采用ADS射频电路设计与仿真软件对电路进行设计与仿真,利用软件分析滤波器基本物理参数,确定电路基本结构,并在此基础上利用仿真软件对电路进行进一步的优化,使其符合所需设计的技术指标。基于ADS射频电路设计与仿真软件对电路进行设计,可以使得设计过程更为简洁、电路更为精确。微带滤波器基片的介电常数、损耗、厚度等参数是影响滤波器传输性能的重要因素。本文在介绍微带带通滤波器设计所需要的基本理论及其设计方法基础上,以平行耦合微带带通滤波器为例,研究了介质基片为环氧树脂、掺杂硅、罗杰斯(RT/duroid)高频基板等情况下,基片参数改变对微带带波滤波器传输特性的影响。文中重点研究了在微波、毫米波波段进行滤波器设计对介质基片参数的不同要求和在同一种介质基片、不同频率情况下所设计的滤波器性能的优劣;通过改变介质基片的厚度对同一滤波器的性能指标进行电路设计,得到在不同介质基片厚度的情况下设计的滤波器频率响应特性;在同一PCB版图上,通过改变介质基片的损耗角正切值tanδ的大小,分析滤波电路的频率响应特性的变化;在以磷掺杂于硅的掺杂硅为基片的情况下,研究温度对介质基片的介电常数的影响和掺杂浓度对滤波电路的频率响应特性的影响。研究结果将对现代微带带通滤波器设计与制作具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 滤波器的发展史
• 1.2 目前国内外研究现状
• 1.3 微带线滤波器的分类
• 1.3.1 半波长平行耦合微带线带通滤波器
• 1.3.2 交指型微波带通滤波器
• 1.3.3 发夹型微波滤波器
• 1.4 微带滤波器传输特性研究的意义
• 1.5 本文所做工作
• 第二章 微带传输线
• 2.1 微带传输线的一般形式
• 2.2 微带结构的准静态分析
• 2.3 微带线的特性阻抗
• 2.4 微带线的损耗
• 2.5 平行耦合微带线
• 2.5.1 耦合微带线
• 2.5.2 介质中的耦合微带线
• 2.5.3 耦合微带线的奇偶模参量
• 第三章 微波滤波器的理论基础
• 3.1 微波滤波器的基本概念与指标
• 3.2 低通原型滤波器的一般概念
• 3.2.1 低通原型滤波器中的电路参数
• 3.2.2 最平坦低通原型滤波器
• 3.2.3 契比雪夫低通滤波器
• 3.3 微波滤波器从低通到带通的转化
• 第四章 罗杰斯基板微带带通滤波器的传输特性
• 4.1 耦合谐振器带通滤波器的基本原理
• 4.2 K、J 转换
• 4.3 平行耦合带通滤波器设计的基本原理
• 4.4 平行耦合带通滤波器设计实例
• 第五章 硅基板微带带通滤波器传输特性的研究
• 5.1 不同频率在采用不同的介质基板下微带带通滤波器的设计
• 5.1.1 滤波器设计的主要技术指标与参数
• 5.1.2 滤波器传输特性
• 5.1.3 PCB 版图一定情况下滤波器频率响应特性
• 5.2 基片厚度对滤波电路的传输特性的影响
• 5.3 损耗角正切值对滤波电路传输特性的影响
• 5.4 掺杂质硅的掺杂浓度对滤波电路传输特性的影响
• 5.4.1 温度对掺杂质硅的介电常数的影响
• 5.4.2 掺杂浓度对掺杂质硅的介电常数的影响
• 5.4.3 硅基片的掺杂浓度对滤波电路传输特性的影响
• 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果