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紧凑型微波滤波器和天线及其基于忆阻器的特性研究

发布时间:2018-04-10 01:17

  本文选题:谐振器 切入点:滤波器 出处:《电子科技大学》2015年博士论文


【摘要】:在无线通信系统迅速发展和严苛要求的背景下,紧凑型的宽带或多频带微波滤波器和天线等无源器件成为了近十余年来电磁领域的研究热点。本论文结合研究课题和实际工程需求,以微带谐振器为出发点,提出了一系列结构紧凑的平面滤波器和天线,研究能够实现优越性能的新结构和新技术。与此同时,对忆阻器这种新型的元器件进行了理论建模研究并开展了基于忆阻器的微波器件特性研究。本论文的主要研究工作包括以下几方面:首先,将平面微带滤波器所用的谐振器主要分为枝节加载半波长开环谐振器和全波长环形谐振器,在这两类谐振器基础上构建了一些新型谐振器和新型耦合方式以实现研制紧凑型高性能的滤波器。在第二章中,先从枝节加载半波长开环谐振器展开深入研究,利用短路枝节加载半波长双模谐振器的奇模谐振频率和偶模谐振频率工作于同一通带内研制了双通带和三通带带通滤波器。另外,对这类谐振器进行改进,分别提出了圆环形开路枝节加载双模谐振器、圆环形开短路枝节合用加载三模谐振器、短路枝节加载阶跃阻抗谐振器、饼节截断型半圆/四分之一圆谐振器和开路枝节加载混合左右手传输线谐振器,并将这些新型谐振器一一应用于滤波器设计中,以实现滤波器的高性能小型化。在馈线方面,提出了混合容感性的源-负载耦合馈线方式以实现滤波器具有多个传输零点,提高通带选择性和阻带的抑制度。其次,第三章从全波长环形谐振器展开深入研究,提出了蘑菇型枝节加载环形谐振器,并用它研制了双通带和三通带带通滤波器。接着根据文献资料中出现的三模滤波器的一些设计方法,针对三模环形谐振器提出了一种扇形枝节加载的三模微带滤波器以及另一种具有固定中心频率的三模滤波器;后者的三模谐振器中心频率与同半径无加载双模环形谐振器的中心频率一样,这极大地便利了三模滤波器的设计。然后又提出了一种四T型枝节加载环形谐振器,并将它应用于超宽带滤波器设计中。另外,还利用简单环形谐振器和交指高阻线结构研制了具有陷波特性的超宽带滤波器,它不用额外增加电路来获得陷波带,这使整个结构尺寸更加紧凑。第三,将微带四T型枝节加载环形谐振器蚀刻成槽,对其进行理论分析且在所要谐振频率处提取该枝节加载环形谐振槽的物理参数和电参数。然后将该枝节加载环形谐振槽分别应用于三频段天线和双陷波超宽带天线中,实验测量了这两种天线的反射系数,峰值增益,辐射效率以及在一些频点处的辐射方向图等指标。第四,简单介绍了忆阻器的数学模型,以及判定一个器件能称之为忆阻器的三个特征条件,然后针对具有双环滞回行为特性的一般忆阻器提出了电流控制型和电压控制型的忆阻器SPICE宏观电路模型。此外,根据惠普实验室建立的微分数学模型提出了两种十分简单的忆阻器SPICE模型,从而探索忆阻器在微波器件中的应用。对基于忆阻器的微带滤波器进行研究,获得一个可重构带通滤波器;以及利用忆阻器作为载波调制器对微带贴片天线信号进行调制,并且对其特性进行了分析。最后,对整篇论文的研究工作进行总结,并对未来进行了展望。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication system and the stringent requirements of the background, the broadband compact or multi band microwave filters and antennas and passive devices has become a research hotspot in recent ten years. This paper combines the electromagnetic field research and practical engineering requirements to microstrip resonator as a starting point, put forward a series of compact plane the filter and the antenna, the new structure and new technology research to achieve superior performance. At the same time, this new type of memristor components were studied and carried out the research of theoretical modeling of microwave devices based on memristor. The main research work of this thesis includes the following aspects: first, the planar microstrip filter the resonator consists of open-loop resonator and a full wavelength ring resonator is the stub loaded half wavelength, in which two kinds of resonator is constructed on the basis of some new and new resonator The coupling in order to achieve high performance compact filter development. In the second chapter, first from the stub loaded using open loop resonator is studied deeply, using short stub loaded dual-mode resonator half wavelength resonant frequency of the odd mode and even mode resonant frequency in the same band developed a double band pass and three pass the band pass filter. In addition, this kind of resonator is improved, respectively put forward circular stub loaded dual-mode resonator, ring opening with short circuited stubs loaded the third mock exam resonators, short circuit stub loaded stepped impedance resonators, truncated semi-circular section cake / 1/4 round and open stub loaded resonator CRLH-TL resonator. And the new one is applied to resonator filter design, in order to achieve high performance and compact filter. In the feeder, the mixed volume inductive source load coupling In order to realize feeder filter with multiple transmission zeros, improve passband selectivity and stopband suppression system. Secondly, the third chapter in-depth research from the whole wavelength ring resonator, mushroom type stub loaded ring resonator is proposed, and it is developed and three dual band bandpass filters. Then according to some three the data in the mode filter design method for the third mock exam ring resonator presents a fan-shaped microstrip filter in the third mock exam and other stub loaded with a fixed frequency filter the third mock exam center; center frequency dual-mode ring resonator resonator center frequency of the third mock exam of the latter with the same radius as this. Greatly facilitate the design of the third mock exam filter. Then proposed a four T type stub loaded resonator, and its application in ultra wideband filter design. In addition, using simple Ring resonator and interdigital high resistance line structure developed ultra wide band filter with notch characteristics, it does not need additional circuit to obtain a notch band, which makes the whole structure more compact size. Third, the four T type stub loaded microstrip ring resonator etched into the groove, carries on the theoretical analysis and the physical parameters in the the resonant frequency of the resonant ring extraction stub loaded and electrical parameters. Then the stub loaded annular resonant tank are respectively applied to the three band antenna and dual band notched UWB antenna, experimental measurement of reflection coefficient, the two antenna peak gain, radiation efficiency and radiation in some frequency point map fourth. Other indicators, introduces the mathematical model of memristor, and determine whether a device can be called three characteristics of memristor. Then according to the characteristics of the double loop has the hysteretic behavior of general memristor provided The memristor circuit SPICE macro model for current mode control and voltage control. In addition, according to the differential mathematical model of HP laboratory was established and put forward two kinds of very simple memristor SPICE model, so as to explore the application of memristor in microwave devices. The research of microstrip filter based on memristor a reconfigurable bandpass filter; and the use of memristor as carrier of modulator microstrip patch antenna signal modulation, and its characteristics are analyzed. Finally, the research work of this dissertation is summarized, and the prospects in the future.

【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN713;TN820

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本文编号:1729016

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