交叉耦合线性相位滤波器的研究

发布时间：2020-05-26 22:33

【摘要】：滤波器在通信系统中成为较重要的一个组件,主要是对输入信号的特定频段进行获取,而滤除掉其它不需要的频段,带外抑制性、通带内插入损耗和相位等性能特性直接影响到整体通信系统的好坏。随着通信技术的快速发展,使得可用的频谱资源愈发紧张,人们对具有高性能指标的滤波器的期望值也越来越大,不仅要求传输信号具备高速传输的能力还要保证高质量及大数据的传送,所以在传输过程中不仅要求滤波器具有较好的幅频特性,而且具备近似线性的相位特性,达到良好的传输质量。因此线性相位滤波器具有较大的研究空间及重要的研究价值。随着通信系统的高度集成化、小型化的发展,微带线、传统金属波导等常被用来制作滤波器的元器件也因各自的缺点越来越不适应通信系统的发展需求。由于基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)不仅具备了波导的低插损、高Q值的性能,而且同时具有微带的尺寸小、易于集成的特点而逐渐成为研究热点之一。本论文利用SIW新型波导结构,通过交叉耦合技术在阻带的相应的频率处产生两个传输零点,进行了SIW波导谐振腔拓扑结构形式、谐振腔之间的耦合形式、谐振腔之间的耦合特性、信号的输入输出方式等方面的研究,实现了四阶线性相位滤波器,具有良好的带外选择性、平坦的群延时及较低的插入损耗等性能指标:中心频率为f_0=2.5GHz,相对带宽2.3%,带外抑制40dB,通带内群时延9ns,平坦度良好。本设计进行的一种新型滤波器结构特性的研究,对提高滤波器的群延时特性、减小滤波器体积等具有显著的作用,在微波、通信等领域具有较好的应用价值。
【图文】：

滤波器,线性相位滤波器,频率信号,幅频特性

安徽建筑大学硕士学位论文第二章线性相位滤波器的设计基础第二章线性相位滤波器的设计基础2.1 滤波器的概念及分类滤波器是一种二端口网络的微波元件，它是一种允许特定频率信号通过而阻止其它频率信号通过的电路。滤波器可以根据不同的分类标准进行划分，一般情况下依据通带范围进行划分，可分为低通、高通、带通及带阻四种滤波器。不同种类的滤波器，其相应的幅频特性也不一样，一般情况下人们常采用工作衰减特性来描述滤波器的幅频特性，如公式（2-1）所示， 10lg (dB)inAPL（2-1）

原型电路,低通,滤波器

它保证了一段特定频率范围内的信号成分不丢失，其它频率范围信号被阻隔，其衰减特性如图2-1（c）所示；理想带阻滤波器则是让特定频率范围内的信号成分不通过，除此以外的其它频率信号顺利通过，其衰减特性曲线如图 2-1（d）所示，在 =1ω 到2ω 范围内衰减为无穷，称之为阻带，除此范围以外的频率衰减为零，，均称为通带。2.2 滤波器的主要技术参数滤波器的性能好坏通常可以利用一定的参数值来进行表示，这些参数值可以使得滤波器的性能指标更为直观的表达出来。滤波器的参数指标通常为中心频率、通带带宽、相对带宽、插入损耗、回波损耗、群时延、品质因数以及波纹系数等。(1) 中心频率 f0：带通或带阻滤波器的中心频率一般取通带内左右衰减相对下降 3dB的边频点 f上、f下二者的平均值，单位为 Hz,其公式如下：f0=2上下f + f（2-2）(2) 通带带宽 BW：一般指带通滤波器需要通过的频带宽度，根据通带内以中心频率处插入损耗为基准，衰减下降 3dB 处的对应的左、右频率点的差，其公式如下：BW= f下- f上（2-3）(3) 相对带宽 FBW:利用滤波器通带带宽与中心频率之比表示
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713

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