发卡型微带带通滤波器的设计及其小型化的研究

发布时间：2017-09-15 02:40

  本文关键词：发卡型微带带通滤波器的设计及其小型化的研究

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【摘要】：随着移动通信的快速发展,目前,中国第四代移动通信技术的飞速发展,对传输接收设备的要求越来越高,其中微波器件在这些设备中有着非常关键的作用,滤波器也正在向高性能和小型化方向发展。首先本文通过对微波滤波器的理论进行阐述。利用以平行耦合线基础的电磁耦合理论设计出一款基于罗杰斯4003为介质的五阶发卡型带通滤波器。通过HFSS仿真,优化选出性能最佳的尺寸。借助Matlab编程间接求出滤波器尺寸与性能的变化关系。然后在以上述滤波器为原型,提出了两种改良后的结构,分别为开环型五阶发卡滤波器和交叉耦合五阶发卡型滤波器。两种结构尺寸较原先的滤波器分别减小26.5%和34%的面积。不过这三种滤波器带外都出现了二次谐波。为了更好的实现综合性能优异的滤波器,本文分析了缺陷接地结构DGS(Defected Ground Structure)的基本理论,利用缺陷接地结构的低通特性的原理,将DGS引入到微带发卡型滤波器中,深入研究了以哑铃型缺陷地结构对滤波器综合性能的影响,设计出的滤波器拥有了很好的谐波抑制能力。通过以上的研究分析,加工出六款滤波器的实物。利用失网对滤波器进行测试,得到了测试结果与仿真结果进行对比分析,可以发现滤波器的测试结果与仿真结果基本吻合。引入DGS和小型化后的滤波器带内回拨损耗低于-15d B,并且带外有效的抑制的二次谐波,可以用于实际的微波传输设备中。
【关键词】：微波滤波器 小型化 发卡型带通滤波器 缺陷接地结构
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN713
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状9-13
• 1.3 本文的主要工作及结构安排13-15
• 第二章 微波滤波器的基本理论及其设计方法15-26
• 2.1 微波滤波器简介15
• 2.1.1 微波滤波器的发展趋势15
• 2.2 微波滤波器原理15-24
• 2.2.1 微波滤波器的分类18
• 2.2.2 滤波器低通原型18-19
• 2.2.3 低通转换带通的方法19-21
• 2.2.4 常见结构的微波滤波器21-23
• 2.2.5 滤波器的基本技术指标23-24
• 2.2.6 微波滤波器设计的基本步骤24
• 2.3 微带线的谐振特性24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 五阶发卡型滤波器设计及其小型化研究26-56
• 3.1 传统五阶发卡型滤波器的设计26-39
• 3.1.1 发卡型滤波器的简介26-28
• 3.1.2 发卡型滤波器的参数初值的计算方法28-30
• 3.1.3 五阶发卡型带通滤波器建模及仿真30-32
• 3.1.4 发卡型带通滤波器物理参数的优化32-37
• 3.1.5 滤波器仿真与性能分析37-38
• 3.1.6 五阶发卡滤波器的加工及测试38-39
• 3.1.7 滤波器测试结果误差分析39
• 3.2 交叉结构的五阶发卡型滤波器39-47
• 3.2.1 交叉结构的简介39-40
• 3.2.2 交叉型发卡型滤波器各参数初值的确定40-41
• 3.2.3 交叉型发卡带通滤波器物理参数的优化41-44
• 3.2.4 交叉型发卡型滤波器的建模及仿真44-46
• 3.2.5 五阶交叉型发卡型滤波器的加工及测试46-47
• 3.2.6 滤波器测试结果误差分析47
• 3.3 开环型五阶发卡型滤波器的设计及其仿真47-54
• 3.3.1 开环型结构简介47-48
• 3.3.2 开环型五阶发卡型滤波器各参数初值的确定48
• 3.3.3 开环型发卡带通滤波器物理参数的优化48-51
• 3.3.4 开环型五阶发卡型滤波器的建模及仿真51-52
• 3.3.5 开环型五阶发卡型滤波器的加工及测试52-54
• 3.3.6 滤波器测试结果误差分析54
• 3.4 三种滤波器物理面积的比较54-55
• 3.5 本章小结55-56
• 第四章 引入DGS结构的发卡型滤波器56-81
• 4.1 DGS综述：PBG结构的提出56
• 4.2 DGS结构简介56-58
• 4.2.1 DGS结构的提出56-57
• 4.2.2 DGS的优越性57-58
• 4.3 哑铃形DGS简介58-59
• 4.4 引入DGS的传统发卡型微带滤波器59-66
• 4.4.1 引言59
• 4.4.2 引入DGS的传统发卡型微带滤波器的各参数初值的确定59-60
• 4.4.3 哑铃形DGS各参数的优化60-62
• 4.4.4 引入DGS的传统发卡型微带滤波器的建模和仿真62-64
• 4.4.5 引入DGS的传统发卡型微带滤波器加工及测试64-65
• 4.4.6 滤波器测试结果误差分析65-66
• 4.5 引入DGS的交叉结构的五阶发卡型滤波器66-72
• 4.5.1 引入DGS的交叉结构的五阶发卡型滤波器的各参数初值的确定66
• 4.5.2 哑铃形DGS各参数的优化66-69
• 4.5.3 引入DGS的交叉结构的五阶发卡型滤波器的建模69-70
• 4.5.4 引入DGS的交叉结构的五阶发卡型滤波器加工及测试70-71
• 4.5.5 滤波器测试结果误差分析71-72
• 4.6 引入DGS的开环型五阶发卡型滤波器72-78
• 4.6.1 引入DGS的开环型五阶发卡型滤波器的各参数初值的确定72
• 4.6.2 哑铃形DGS各参数的优化72-75
• 4.6.3 引入DGS的开环型五阶发卡型滤波器的建模75-76
• 4.6.4 引入DGS的开环型结构的五阶发卡型滤波器加工及测试76-77
• 4.6.5 滤波器测试结果误差分析77-78
• 4.7 改良后的滤波器与原始滤波器的性能比较78-80
• 4.8 本章小结80-81
• 第五章 总结和展望81-82
• 5.1 本文工作总结81
• 5.2 本文工作的后续展望81-82
• 参考文献82-84
• 致谢84

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本文编号：853855