新型微波滤波器及天线的研究
本文选题:多频段 切入点:超宽带 出处:《西安理工大学》2017年博士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在各类微波无源器件中,微波滤波器和天线占据了很大的比重,小型化、集成化、多频段和超宽带是未来通信系统发展的主要趋势,因此,设计实现各种新型的微波滤波器和天线,实现这类微波器件在多频段,超宽带等背景下的应用就具有很重要的工程意义,是现代微波通信领域的一个重要的研究方向。本文围绕多频段和超宽带微波滤波器和天线的实现形式及设计方法进行了深入的研究,所取得的主要研究成果包括:1.基于微带缝隙结构的双模双频滤波器的研究。提出了一种新型的具有十字正交缝隙的双模双频可调滤波器,该款滤波器可以工作在GPS卫星导航L1中心频率1575MHz和WLAN中心频率5200MHz,当第二通带中心频率固定时,可单独控制第一通带的中心频率,使其调节范围在1200MHz到1900MHz之间,不会影响滤波器第二通带的特性,增加了双频滤波器的应用灵活性。2.提出了一种基于新型微扰结构的环形双模双频滤波器。采用对传统方环谐振器内部加载不对称枝节,分析其等效电路模型,引入一种新的微扰结构,即两条不对称枝节线的耦合间距来使滤波器的两个简并模式分离,实现双模双频滤波器的特性,滤波器结构更紧凑,调节方便灵活,同时这种新型微扰结构的设计也丰富了双模滤波器的实现形式。3.提出了一种基于方环结构的小型化超宽带滤波器。通过两个方环谐振器构成的多模谐振器可以将其多个谐振频率均匀调整在超宽带频段中,构成超宽频段。滤波器通带频段可覆盖2.5-11.1GHz,相对带宽达到126%,而尺寸仅为0.58λ0×0.12λ0,其中λ0为通带中心频率的介质波长,和相关文献比较,超宽带滤波器尺寸更小,实现了小型化的要求。4.提出了两类具有陷波功能的小型化超宽带滤波器。首先设计一种基于环形谐振器的超宽带滤波器,在馈电部分内嵌开路枝节引入陷波特性,不用通过引入外部电路的耦合或加载来产生陷波,大大减少了电路尺寸。调节两个内嵌的开路枝节的长度,可灵活调节陷波频率和高频带外零点,抑制不同系统间的相互干扰。在该款单陷波超宽带滤波器一边馈线部分再引入不对称耦合双线结构,可在电路尺寸不变的基础上,增加另外两个陷波频点,实现一个新的具有三个陷波频段的小型化超宽带滤波器。5.提出了一种基于人工结构材料加载的三频段平面单极子天线。通过在辐射贴片上刻蚀出两个倒L形的缝隙,并引入一种人工结构材料加载单元,可以极大的展宽天线带宽,降低天线的谐振频率,实现一个宽带谐振频段和两个窄带谐振频段,天线频段调节方便灵活,可覆盖多个移动通信应用频段。
[Abstract]:Among all kinds of microwave passive devices, microwave filters and antennas occupy a large proportion. Miniaturization, integration, multi-band and ultra-wideband are the main trends of communication systems in the future. It is of great engineering significance to design and implement various new microwave filters and antennas, and to realize the applications of these microwave devices in multi-band, ultra-wideband and other backgrounds. It is an important research direction in the field of modern microwave communication. In this paper, the realization forms and design methods of multi-band and ultra-wideband microwave filters and antennas are deeply studied. The main research results obtained include: 1. Study of dual-mode dual-frequency filter based on microstrip slot structure. A novel dual-mode dual-frequency tunable filter with cross orthogonal slot is proposed. The filter can operate at 1575MHz of L1 center frequency of GPS satellite navigation and 5200MHz of WLAN central frequency. When the center frequency of the second pass band is fixed, the center frequency of the first pass band can be controlled separately to adjust it between 1200MHz and 1900MHz. It does not affect the characteristics of the second pass band of the filter, and increases the application flexibility of the dual-frequency filter. 2. A novel dual-mode dual-frequency filter based on a new perturbation structure is proposed. The asymmetric section is loaded into the inner part of the traditional square ring resonator. The equivalent circuit model is analyzed and a new perturbation structure is introduced, that is, the coupling distance between two asymmetrical segments is introduced to separate the two degenerate modes of the filter, and the characteristics of the dual-mode dual-frequency filter are realized. The structure of the filter is more compact. The adjustment is convenient and flexible, At the same time, the design of this new perturbation structure also enriches the realization form of dual-mode filter. 3. A miniaturized ultra-wideband filter based on square ring structure is proposed. By using the multi-mode resonator composed of two square ring resonators, the. Its multiple resonant frequencies are uniformly adjusted in the UWB band, The filter bandpass band can cover 2.5-11.1 GHz, the relative bandwidth is 126, and the size is only 0.58 位 0 脳 0.12 位 0, where 位 0 is the dielectric wavelength of the central frequency of passband. Compared with the related literature, the size of UWB filter is smaller. Finally, two kinds of miniaturized ultra-wideband filters with notch function are proposed. Firstly, an ultra-wideband filter based on ring resonator is designed. Without introducing external circuit coupling or loading to generate notch waves, the size of the circuit is greatly reduced. Adjusting the length of two embedded open-circuit segments, the notch frequency and 00:00 out of the high-frequency band can be flexibly adjusted. The asymmetric coupling two-wire structure is introduced into the one-notch ultra-wideband filter, which can add two other notch frequency points on the basis of the same circuit size. A new miniaturized ultra-wideband filter .5with three notch bands is implemented. A three-band planar monopole antenna based on artificial material loading is proposed. Two inverted L-shaped slots are etched on the radiation patch. An artificial material loading unit is introduced, which can greatly widen the antenna bandwidth, reduce the resonant frequency of the antenna, and realize a broadband resonant band and two narrow band resonant frequency bands. The antenna frequency band is convenient and flexible. It can cover a plurality of mobile communication application frequency bands.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN713;TN822
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,本文编号:1565394
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