基于电磁耦合的CPW滤波器设计

发布时间：2019-07-17 07:40

【摘要】：近年来,随着微波和毫米波集成电路特别是单片微波集成电路技术的飞速发展,共面波导结构受到人们的广泛关注,对共面波导的传输特性的研究分析也越来越受到国内外学者的重视。共面波导(CPW)具有平面电路的诸多优点。同微带相比,它具有更好的电磁兼容性。本文研究了一种新型的分路电磁耦合的CPW滤波器和CBCPW滤波器的基本理论和设计方法,具有性能可控可调、频率选择性高等优点。本文首先简要说明了共面波导的研究现状,系统介绍了微波滤波器的综合设计理论。其次提出了基于分路电磁耦合谐振器加上容性源—负载耦合结构的带通滤波器,研究了其设计方法。分路电磁耦合带通滤波器的谐振器单元采用阶梯阻抗谐振器,谐振器中采用导带缝隙引入电耦合,采用导带接地引入磁耦合,电、磁耦合在不同的耦合路径,因此可以方便地对其进行调控。电场大部分集中在导带间隙附近,可以等效为耦合电容,这是电耦合路径;磁场主要集中在接地附近,可以等效为耦合电感,这是磁耦合路径。传输零点能够改善滤波器的频率选择性能以及带外抑制性能,本文中分路电磁耦合结构可以产生一个传输零点,加上源—负载耦合以后可以在通带两侧均出现传输零点。用分路电磁耦合设计的共面波导(CPW)滤波器,对其工作频率、传输零点、耦合系数和谐振器物理尺寸之间的关系进行对比研究,给出了谐振器单元的等效传输线电路和等效集总参数电路模型,分别推导出了工作频率、耦合矩阵、电耦合和磁耦合系数的表达式。然后利用谐振器组合的方式,得到双频谐振器,进而设计出各工作频率相对独立可调、频率选择性能和带外抑制性能良好、小型化的双通带带通滤波器。最后,本文提出了一种背面敷铜的共面波导(CBCPW)滤波器,此滤波器在应用CBCPW结构的同时,同样也运用了电磁分路耦合的原理,达到单独控制传输零点的目的。通过CBCPW谐振器和CPW谐振器的电磁场分布对比可知,CBCPW谐振器相比于CPW谐振器的电场和磁场更集中,其电磁场的强度更强。这说明CBCPW结构具有更好的电磁兼容特性。CBCPW滤波器具有更良好的滤波性能。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN713

【参考文献】