腔体滤波器计算机辅助调试研究
发布时间：2020-10-16 06:08
近些年来,宽带通信系统、第三代、四代以及即将投入商用的第五代移动通信系统和超宽带系统等无线通信系统的快速发展要求新型微波器件必须有更加严苛的指标。同时,卫星通信将远程通信发展到移动通信、航空航海和遥感等应用领域。微波谐振器件诸如微波滤波器、双工器、多工器等是以上系统中的关键器件。通信频段的日益紧张、拥挤,致使滤波器的选择性指标变得越发突出。微波电路调试是一项复杂工作,它需要丰富的实际操作经验。腔体滤波器是微波电路的重要组成器件,随着滤波器谐振器数量的增加,调试所涉及参数的数量也随之增加,调试难度也同时增加。如果进行大批量的生产,势必要聘请很多经验丰富的调试工人,这样就增加了产品的成本。因此,通过计算机辅助调试软件提高腔体滤波器的调试速度,可以大幅度提高批量生产的效率并节约人力成本。本文在分析了滤波器辅助调试的研究现状后,以柯西法为基础,结合预处理技术和遗传算法,设计了一款针对交叉耦合腔体滤波器的计算机辅助调试程序。在对比了滤波器参数提取的多种算法后,选取了柯西法作为提取滤波器耦合矩阵的算法,并提出了柯西法预处理技术,通过预处理,解决了滤波器无载Q值对于传统柯西法提取精度的影响,精确提取滤波器的特征多项式系数,同时提取了滤波器的无载Q值。通过引入遗传算法,设计了任意目标拓扑结构耦合矩阵的优化算法,该算法能够快速将柯西法提取得到的耦合矩阵转换为对应待调滤波器拓扑结构的耦合矩阵。在MATLAB GUI平台上设计了基于柯西法及预处理技术的交叉耦合滤波器计算机辅助调试系统,通过一个理想六阶交叉耦合滤波器的调试案例验证了该系统的可用性,提高滤波器的调试效率。为了进一步验证机辅调试系统的功能及效率,设计并调试了一个六阶同轴腔交叉耦合滤波器的全波仿真模型,通过开发的程序快速将滤波器的响应曲线调谐至达到指标要求,实现了系统功能及效率的验证。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN713
【部分图文】：
工器的每一个信道滤波器都是由非平面谐振滤波器组成，并且这些滤波器的尺寸都要满足多工期的插入损耗、带外抑制、重量、稳定性等指标，以及对空间的要求。图1.1 微波多工器在通信系统中的位置和作用在地面无线通信领域，通信技术已经从模拟系统进化为 PCS（2G）/UMTS（3G）和 WiMAX/LTE（4G）技术。4G 技术的发展，为语音服务和个人移动宽带互联网等多种功能的服务提供了极高的数据传输速率。为了扩大通信的覆盖范围并提供稳定的数据传输速率，运营商部署了更多的小型化基站收发系统，并提出了新的蜂窝移动通信标准，分配专用的工作频段和带宽。近些年来，小型射频拉远头（RRH）被广泛的应用到基站系统中，射频拉远头中包含一个传统的射频收发模块，该模块安装在基站天线的下方，这种技术可以有效的节省线缆损耗及解决基站的散热问题。传统的基站通信系统（BTS）和新型的 RRH 系统都是由相应的包含非平面微波多工器的无源微波网络组成。一个多工器网络通常提供三种功能：（1）分离发射端（TX）和接收端（RX）的信号；（2）抑制来自其他通信系统产生的信号对射频接收端的干扰和射频
以满足目标响应。对于波导窄带滤波器，可能需要进行调谐以规避制造公差。下图展示了微波滤波器的设计流程和实现过程。图1.2 微波滤波器设计流程1.2.2 滤波器计算机辅助调试的发展过程计算机辅助调试和设计对于复杂的微波滤波器的制作非常重要[48,49]。由于缺乏高精度的设计模型、制造公差及设计的不确定性等问题，调试在微波电路设计中是不可或缺的技术。计算机辅助调试技术有助于加快调试流程，可以被纳入到优化设计模型
波器的带外抑制，使阻带更为陡峭，提高滤波器的性能的同时缩小整个器件的体积。交叉耦合滤波器的原理电路是可以等效为一个广义全耦合网络，如下图所示：图2.1 交叉耦合滤波器原型电路该原型电路可以用N N矩阵的形式来表征，其中，N 为滤波器的谐振单元的数量，即滤波器的阶数。矩阵中，元素i 1,iM （i 为大于 1 的正整数）表征原型电路中相邻谐振单元间的耦合，称为主耦合；主对角线上的元素i,iM 称为自耦合；其他无序排列的耦合称为交叉耦合。下面将详细介绍N N耦合矩阵的综合过程。滤波器实际上可以看作一个二端口网络，其等效模型如图 2.2 所示：11 2112 22y yy y E1I2I2U1USRLR图2.2 双端口网络等效模型电路由导纳矩阵的定义可得： 1 2121 011( )NR RNiy s j M Ie (2-25)其中，复频率s j ，M 为归一化耦合矩阵
【参考文献】
本文编号：2842877
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN713
【部分图文】：
工器的每一个信道滤波器都是由非平面谐振滤波器组成，并且这些滤波器的尺寸都要满足多工期的插入损耗、带外抑制、重量、稳定性等指标，以及对空间的要求。图1.1 微波多工器在通信系统中的位置和作用在地面无线通信领域，通信技术已经从模拟系统进化为 PCS（2G）/UMTS（3G）和 WiMAX/LTE（4G）技术。4G 技术的发展，为语音服务和个人移动宽带互联网等多种功能的服务提供了极高的数据传输速率。为了扩大通信的覆盖范围并提供稳定的数据传输速率，运营商部署了更多的小型化基站收发系统，并提出了新的蜂窝移动通信标准，分配专用的工作频段和带宽。近些年来，小型射频拉远头（RRH）被广泛的应用到基站系统中，射频拉远头中包含一个传统的射频收发模块，该模块安装在基站天线的下方，这种技术可以有效的节省线缆损耗及解决基站的散热问题。传统的基站通信系统（BTS）和新型的 RRH 系统都是由相应的包含非平面微波多工器的无源微波网络组成。一个多工器网络通常提供三种功能：（1）分离发射端（TX）和接收端（RX）的信号；（2）抑制来自其他通信系统产生的信号对射频接收端的干扰和射频
以满足目标响应。对于波导窄带滤波器，可能需要进行调谐以规避制造公差。下图展示了微波滤波器的设计流程和实现过程。图1.2 微波滤波器设计流程1.2.2 滤波器计算机辅助调试的发展过程计算机辅助调试和设计对于复杂的微波滤波器的制作非常重要[48,49]。由于缺乏高精度的设计模型、制造公差及设计的不确定性等问题，调试在微波电路设计中是不可或缺的技术。计算机辅助调试技术有助于加快调试流程，可以被纳入到优化设计模型
波器的带外抑制，使阻带更为陡峭，提高滤波器的性能的同时缩小整个器件的体积。交叉耦合滤波器的原理电路是可以等效为一个广义全耦合网络，如下图所示：图2.1 交叉耦合滤波器原型电路该原型电路可以用N N矩阵的形式来表征，其中，N 为滤波器的谐振单元的数量，即滤波器的阶数。矩阵中，元素i 1,iM （i 为大于 1 的正整数）表征原型电路中相邻谐振单元间的耦合，称为主耦合；主对角线上的元素i,iM 称为自耦合；其他无序排列的耦合称为交叉耦合。下面将详细介绍N N耦合矩阵的综合过程。滤波器实际上可以看作一个二端口网络，其等效模型如图 2.2 所示：11 2112 22y yy y E1I2I2U1USRLR图2.2 双端口网络等效模型电路由导纳矩阵的定义可得： 1 2121 011( )NR RNiy s j M Ie (2-25)其中，复频率s j ，M 为归一化耦合矩阵
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 吉根林;遗传算法研究综述[J];计算机应用与软件;2004年02期
2 张铃,ahu.edu.cn,张钹;遗传算法机理的研究[J];软件学报;2000年07期
本文编号：2842877
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