同轴滤波器与uwb微带滤波器的设计

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1、同轴滤波器与UWB微带滤波器的设计第1章绪论1．1选题背景和意义从电信发展的早期，滤波器在电路中的作用就十分重要，并随着通信技术的发展而取得不断的进展，1970年新的通信技术要求开发一种能在特定的频带内提取和检出信号的新技术一一滤波器技术【l】。之后滤波器技术随之得到不断的发展和改进。随着我国通信事业的迅猛发展，滤波器技术被广泛的应用在其各个领域。凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛。由于在目前的实际应用中，雷达、微波通讯、移动通讯等部门多频率、多通道工作的要求越来越普遍，对分隔频率的要求也越

2、来越高，所以需要大量的微波滤波器，其功能机理是使不同的频率滤除或通过。由于实际应用的需要，电磁波有时不得不被分割成为更窄的区域来使用。这就需要用滤波器来选择或限制RF或微波在某一频域范围内的信号。因此从超长波经微波到光波以上的所有的电磁波段，都需要使用各种形式的滤波器件。微波滤波器有许多的种类，根据需求和规格，微波领域的滤波器通常被设计成集总元件和分布参数形式。其相对带宽可以从窄带的1％一直变化到宽带的70％以上甚至更宽，其频带的变化范围可以从UHF到C波段。由于微波固体器件相当大一部分是作成微带集成电路的形式，因此微带滤波器作为滤波器中的一个重要分支

3、，在最近得到了迅速的发展。因为滤波器是系统集成前端小型化的关键器件，它的微小型化成为研究的重尉2】【31。同时近年来随着计算机技术突进的发展，出现了一些新的、实用的计算机微波仿真工具，如HP—ADS、MicrowaveOffice等一系列微波电路的仿真软件，还有一些三维高频电磁场仿真软件，如德国公司的MicrowaveStudio(微波工作室)、美国Ansoft公司的HFSS[41。这些实用的仿真软件对于设计出滤波器的参数可以进行进一步的仿真与优化，以达到在实际加工中的准确性和一致性。在实际应用电路中，滤波器容易与其它的无源微波电路和有源微波电路器件集

4、成，实现射频接收前端电路的集成化。尤其微波固体器件的应用对微带滤波器l第1章绪论的发展有着巨大的推动作用，因为像参量放大器、微波固体倍频器、微波固体混频器【51等一类电路元件都是在多频率下工作的，因此需要有相应的滤波器为其提供可靠的工作频段，因而微波滤波器已成为一种重要的微波器件。随着滤波器在微波领域的广泛应用，在微波领域内，已经迫切需要大量的高性能、小尺寸、重量轻、低成本的滤波器。滤波器是信号处理系统中的重要模块，在通信系统和数据存储系统中起着重要的作用。对滤波器的研究和设计永远都是一个重要的课题。微带线型滤波器是当今小型化系统常用的频率选择的关键器

5、件，在微波系统中的使用范围非常广泛，其性能的优劣决定着系统的J下常工作效率。所以，本课题的研究将通过先进的计算机仿真软件一建立模型，在利用相应公式计算出的滤波器物理尺寸的基础上进行仿真、优化，并最终加工出滤波器的实物。将滤波器的一些常用形式的理论设计、计算、仿真、优化、加工、调试整个流程作为研究方向。故本课题研究不仅具有很重要的理论意义，而且还有很重要的实际意义。1．2论文的主要工作和内容安排本论文分别对同轴滤波器和UWB滤波器进行了分析、研究。首先，在传统滤波器设计方法的基础上得到了原始参数，然后通过电磁场仿真软件HFSS9．2对滤波器结构进行了仿真

6、和优化，最后得到了中心频率：fo=O．945GHz，插入损耗：L，=1．72dB，3dB带宽：BW--'-31．6MI-lz，带内波动：L，=0．75dB，阻带衰减：￡。--28．93dB(fO±40MHz)的同轴介质滤波器。讨论了其结构对性能的影响。接下来，根据滤波器的设计方法和前人的设计经验，设计了一种微带UWB滤波器，带宽为3．1GHz-IO．GHz，因为采用了一种交叉耦合线的技术，所以它的体积很小。通过仿真软件的优化，得到了设计参数，最后进行了实际的加工测试。结果表明，仿真与测试结果基本吻合。论文内容作如下安排：第1章作为绪论，介绍了论文的选题

7、背景和研究意义，讨论了微带滤波器的发展状况，列出了本论文的主要工作和内容安排。第2章简要地介绍滤波器的基本理论，包括二端口网络，频率变换和滤波同轴滤波器与UIB微带滤波器的设计器的设计方法等。第3章针对同轴滤波器，我们讨论了其具体的设计方法，并通过仿真软件设计了一种同轴滤波器。第4章针对UWB滤波器，给出了一种微带UWB滤波器的设计结构，仿真结构和测试结果，并进行了分析和比较，得出了结论。最后结论部分，对全文的工作进行了总结。3第2章滤波器的基本原理2．1二端口网络所有滤波器及两个传输线所构成的微波接1：3以及其它具有两个端121的微波线性元件，都可以

8、当作双端VI线性网络来处理，如图2．1所示。乙E，l一一^仁{r---～htH：肩口KP一络1