基于CPW的微波滤波器的设计与实现

发布时间：2017-08-04 00:26

  本文关键词：基于CPW的微波滤波器的设计与实现

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【摘要】：随着频谱资源的日益拥挤,当代无线通信系统向着多频带和微波小型化的方向发展,具有选频作用的滤波器在整个系统中不可或缺,也顺应系统的发展趋势向着多频化和芯片化发展。共面波导(Coplanar Waveguide)结构具有灵活的设计度和易于电路集成设计的特点使其适合于滤波器的多频化和芯片化的设计。本文总结了共面波导的发展历史和共面波导滤波器的研究现状,归纳了滤波器设计的传统理论和交叉耦合理论,采用含导抗变换器的耦合谐振器带通滤波器设计理论,设计了三款共面波导多频带微波滤波器和两款共面波导60GHz片上滤波器。本文的主要工作内容有:首先,对共面波导传输线特性阻抗和等效介电常数的准静态保角映射计算方法进行研究,阐述其计算过程,对后续设计中使用的传统共面波导和双层介质基板共面波导传输线的特性阻抗和等效介电常数进行计算,并与全波电磁仿真结果对比验证计算的有效性。其次,设计了三款多频带共面波导微波滤波器。提出一种CPW/微带线耦合结构,使用该结构并联倒Y型共面波导谐振器和微带矩形环谐振器构成双频带滤波器;通过CPW馈线同时激励共面波导阶梯阻抗谐振器(Stepped Impedance Resonators)和矩形螺旋线缺陷地结构(Defected Ground Structure)谐振器,实现具有准椭圆函数特性的单平面双频带共面波导滤波器;在单平面双频带共面波导滤波器的基础上,添加半波长微带谐振器,构成三频带共面波导滤波器。三款多频带滤波器使用全波电磁仿真软件进行仿真优化,仿真数据和实物测试数据具有很高的一致性,验证了设计的有效性。最后,设计两款60GHz的硅基共面波导片上滤波器,第一款硅基共面波导片上滤波器通过四分之一波长CPW传输线与哑铃型DGS谐振单元实现三阶耦合带通滤波器;第二款硅基共面波导片上滤波器使用非对称共面波导结构,通过SIR谐振器之间的混合耦合实现通带两侧的传输零点的引入,以提高通带的边缘选择性。对硅基共面波导片上滤波器的加工工艺进行了研究,制作出了该硅基共面波导片上滤波器的实物。
【关键词】：共面波导 多频带滤波器 片上滤波器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 共面波导的简介及发展历史11-13
• 1.2 共面波导微波滤波器的研究历史与现状13-16
• 1.3 本文的工作内容和结构安排16-18
• 第二章 滤波器设计基本理论18-33
• 2.1 滤波器的基本概念和理论19-28
• 2.1.1 基本概念19-20
• 2.1.2 低通原型滤波器及其类型20-24
• 2.1.3 频率和元件变换24-25
• 2.1.4 含导抗变换器的耦合谐振器带通滤波器设计理论25-28
• 2.2 交叉耦合滤波器理论28-32
• 2.2.1 广义切比雪夫函数28-29
• 2.2.2 滤波网络的耦合矩阵29-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 基于CPW的多频带微波滤波器的设计33-61
• 3.1 CPW传输线特性阻抗和等效介电常数的计算34-38
• 3.2 CPW/微带线复合耦合结构的双频带滤波器38-45
• 3.2.1 CPW/微带线复合耦合结构38-39
• 3.2.2 倒Y型共面波导谐振器和微带矩形环谐振器39-42
• 3.2.3 双频带微波滤波器设计42-44
• 3.2.4 双频带微波滤波器的制作及实验结果讨论44-45
• 3.3 具有准椭圆函数特性的单平面双频带共面波导滤波器45-55
• 3.3.1 共面波导SIR耦合滤波器45-50
• 3.3.2 共面波导矩形螺旋线DGS谐振器耦合滤波器50-53
• 3.3.3 单平面双频带共面波导滤波器设计53-54
• 3.3.4 单平面双频带共面波导微波滤波器的制作及实验结果讨论54-55
• 3.4 基于单平面双频带共面波导滤波器的三频带微波滤波器55-60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 基于CPW的 60GHz片上滤波器的设计61-73
• 4.1 双层介质基板CPW特性阻抗和等效介电常数的计算62-64
• 4.2 硅基共面波导 60GHz片上滤波器的设计64-70
• 4.2.1 60GHz哑铃型DGS共面波导片上滤波器64-66
• 4.2.2 60GHz非对称共面波导SIR片上滤波器66-70
• 4.3 硅基共面波导滤波器的制作70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 全文总结与展望73-75
• 5.1 本文主要工作总结73-74
• 5.2 后续工作展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-81
• 攻硕期间取得的研究成果81-82

【参考文献】

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1 位朝垒;新型微波滤波器关键技术研究[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：617009