基于微带不连续结构的双通带超宽带滤波器设计与研究

论文摘要

在现代的科技生活中,随着无线通信系统的蓬勃发展,用户数量急剧增加,无线通信在人与人之间的沟通上扮演着相当重要的角色。随着日新月异的通信技术发展,无线电频谱资源已经开始枯竭,限制了无线通信技术的发展。如何解决通信需求增加和频谱资源枯竭的矛盾,成为了无线通信领域迫切需要解决课题之一。在这样背景下,超宽带理论与技术被提出并得到广泛和深入的研究。超宽带滤波器作为超宽带无线通信系统中重要部件之一,得到了广泛的应用,并越来越受到重视。同时由于超宽带通信占有频段太宽(3.1GHz到10.6GHz)。在这个频段内已经存在一些常规的通信,例如：如用于卫星通信的C波段和X波段,无线局域网(WLAN)和宽带互通微波接入(WiMAX)。同时由于超宽带通信占有频段太宽(3.1 GHz到10.6GHz)。在这个频段内已经存在一些常规的通信,例如：如用于卫星通信的C波段和X波段,无线局域网(WLAN)和宽带互通微波接入(WiMAX)。如何解决同频干扰成为UWB研究重要内容,而带刻痕的超宽带滤波器成为了关键。UWB滤波器多通带化的传统设计方法是多个滤波器的级联,增加了系统体积和设计成本,同时易造成部件之间的失配,降低系统的效率。近年来出现了一些新设计思路,如缺陷地结构、过孔结构或者多层LTCC结构,虽有一定技术进步,但是在系统大规模集成、阻带任意可调等关键技术要素方面有所欠缺。本文针对超宽带滤波器难以实现可调刻痕阻带设计的问题,提出了多种基于不连续微带线的双通带滤波器设计方法。首先,对使用CPW和微带复合谐振腔的超宽带滤波器进行分析,并使用准低通的处理手段对其进行优化设计,得到一个性能较为优异的双通带设计原型；使用微带不连续结构来实现双通带,得到刻痕范围为5GHz到8GHz的滤波器。其次,选用基于MMR结构滤波器原型进行深入的设计。对滤波器进行简化处理,对所采用的开路存根结构进行奇偶模分析,得到存根结构的谐振条件,据此设计的滤波器刻痕设计范围扩大为3.5GHz到9GHz。最后,使用SIR来代替UIR,使得微带的杂散频率得到控制,进而提出了一种基于SIR存根结构滤波器,使得刻痕设计范围进一步扩大为3.5GHz到10GHz。本文使用微带不连续结构,很好的完成双通带滤波器的设计任务,所设计出的滤波器性能完全满足设计指标和实际工程需要,具有较广泛的应用空间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 超宽带微带双通带滤波器的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容及结构安排
• 第2章 微波滤波器基本理论
• 2.1 微波滤波器发展简介
• 2.2 微波滤波器的分类及技术参数
• 2.3 传统微波滤波器的设计方法
• 2.3.1 低通原型滤波器
• 2.3.2 标准低通原型滤波器设计的反归一化
• 2.3.3 实际滤波器的实现
• 2.3.4 微带传输线分析
• 2.4 微波网络分析理论基础
• 2.4.1 基本定义
• 2.4.2 网络串联
• 2.4.3 网络并联
• 2.4.4 网络级联
• 2.4.5 散射参量
• 2.5 本章小结
• 第3章 超宽带微带带通滤波器的设计
• 3.1 基于CPW/微带复合谐振腔的超宽带滤波器
• 3.2 基于MMR谐振腔的超宽带滤波器
• 3.3 本章小结
• 第4章 双通带超宽带微带滤波器的设计
• 4.1 基于CPW/微带复合谐振腔的双通带超宽带滤波器
• 4.1.1 由马刺槽产生刻痕阻带的设计
• 4.1.2 由不连续结构产生刻痕阻带的设计
• 4.1.3 基于不连续结构的滤波器的双通带化设计
• 4.2 基于MMR谐振腔的双通带超宽带滤波器设计
• 4.2.1 由加载开路均匀微带线存根产生刻痕阻带的设计
• 4.2.2 基于加载开路均匀微带线存根的滤波器的双通带综合化设计
• 4.2.3 由加载开路阻抗阶跃变化微带线存根产生刻痕阻带的设计
• 4.2.4 基于加载开路阻抗阶跃变化微带线存根的双通带综合化设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢