小型化微带多频带通滤波器的设计

论文摘要

近年来,随着个人无线通信的快速发展,人们对无线终端产品提出了小型化与高性能的要求,而带通滤波器(BPF)作为收发系统中必不可少的一个无源电路元件,其性能与尺寸直接影响着整个小型化射频收发系统的特性。本文对微带带通滤波器的新型结构、高性能、小型化进行了较深入的研究。本文首先介绍了滤波器的发展历程和发展趋势。由于在通信和军事工业上的需要,对滤波器性能提出越来越高的要求。滤波器的设计方法由最初的“瓦格纳滤波器”设计法和镜像参数法,发展到现代网络综合理论。现在随着计算机技术的应用,电磁仿真软件已经普及到滤波器的设计过程中,大大节省了时间和成本。由于新材料的产生和滤波器理论的不断发展,现在滤波器正向高性能、小型化和集成化的方向发展。其后,介绍了微带线理论和滤波器的基本原理。简单讲解理想滤波器的主要特性开始,低通滤波器的主要原型,并给出了通过频率变化,在低通滤波器基础上设计出带通滤波器的方法。基于以上理论,给出了半波长谐振器平行耦合带通滤波器的设计方法。然后,论文总结了多频滤波器的设计方法,如综合方法、多模谐振器法、并联通带法等,还针对双频滤波器,总结了加载枝节法、双谐振器法、双模结构法、阶梯阻抗寄生通带法等。此外,也详细介绍了阶梯阻抗谐振器(SIR)的原理、基本结构、谐振条件和寄生通带设计方法。最后给出了新型多频滤波器的设计方法,其中包括一个双频带通滤波器和一个三通带带通滤波器。对于双频滤波器,在平行耦合传输结构的基础上,引入并联谐振结构,实现在5.7G上的通带。在第三章SIR理论的基础上,实现2.4GHZ的通带。两种结构在阻带上相互抑制,实现了较好的带外抑制性能。还通过加入低通滤波器结构,实现了很好的上阻带抑制性能。此外,本文在上面双频滤波器的结构上加以改进,设计出一种三通带滤波器。随着通信行业的快速发展,对通信设备的硬件要求越来越高,本文的工作主要涉及到射频电路中最常用的小型化带通滤波器的设计与实现,对于通信系统中小型化射频无源电路的设计具有参考意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景与意义
• 1.2 滤波器的发展现状
• 1.2.1 滤波器的结构和特点
• 1.2.2 国内外滤波器的发展现状和发展趋势
• 1.3 本文的研究内容及主要工作
• 第二章 微带滤波器基本理论和设计原理
• 2.1 微带线理论
• 2.1.1 微带线结构
• 2.1.2 等效介电质常数和特性阻抗
• 2.2 滤波器的一般概念
• 2.2.1 理想滤波器的特性
• 2.2.2 低通滤波器重要模型
• 2.2.3 由低通到带通的频率变化
• 第三章 多频滤波器的设计方法
• 3.1 多频滤波器的实现方法
• 3.1.1 综合方法
• 3.1.2 多模谐振器实现方法
• 3.1.3 并联通带法
• 3.2 双频频滤波器的实现方法
• 3.2.1 加载枝节法
• 3.2.2 双谐振器法
• 3.2.3 双模结构法
• 3.2.4 阶梯阻抗（SIR）寄生通带法
• 3.3 阶梯阻抗结构的分析和设计
• 3.3.1 阶梯阻抗结构分析
• 3.3.2 阶梯阻抗结构寄生通带频率分析
• 第四章 微带多频带通滤波器的分析和设计
• 4.1 双频带通滤波器的设计
• 4.2 三通带滤波器的设计
• 第五章 研究总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表和撰写的学术论文