环境参数对微带带通滤波器特性影响研究

摘要

近些年来，随着互联网和科学技术的日新月异，无线通信、射频电路等技术也得到了蓬勃发展，为人们的生活带来了很多便利，并达到了一定的高度。然而近年来，为了便于长距离有效地对信号进行传输，通信系统所传输的信号频率越来越高，不同波段的信号频谱也变得越来越拥挤，滤波器作为处理信号频谱的一种知名电子元器件，能有效地将信号频谱进行滤波分段处理，进而能大幅度地使信号频谱被有效利用，受到人们的高度重视并被重点研究。
　　其中微波滤波器等电子元器件显得尤其重要，近些年来得到了很大程度上的发展和提升，已经渐渐成为微波乃至毫米波通信系统的重要组成部分。国内外的科研工作者们在相关领域进行了长期的探索与尝试，并已取得相当不错的研究成果。这些年来，一些新型的微波滤波器在无线通信等系统中被广泛关注和应用，并且效果十分明显。尤其窄通带微波带通滤波器在最近几年慢慢受到人们的广泛需求。相比之下性能要求高、体积要求很小、重量要求很轻、要求低的制作成本并且易于其它集成电路集成匹配是微带滤波器的制作标准。根据微带滤波器的结构可以将其微带滤波器大致分为微带发夹型，微带交指型，微带交叉型，平行耦合型等几种类型，每种类型的微带滤波器都有各自的优缺点。
　　本文首先论述了微带滤波器的发展背景和意义，国内外发展现状以及微带滤波器的大致分类，然后简单论述了微波仿真软件ADS、HFSS。随后进一步阐述分析了微带传输线的一些基础理论和一些常用特性。论述了微带滤波器的相关理论基础，基本设计原理及设计步骤，总结了从常见的低通滤波器到所需设计带通滤波器转化等基本理论知识。
　　本文主要工作分为两部分:第一部分采用射频电路设计仿真软件ADS，结合微带带通滤波器的相关设计理论和常见主要的设计步骤，经过初步设计、反复优化仿真，最终设计出一款新型通带较窄的微带带通滤波器，并根据最终仿真结果，分析指出其与传统微带带通滤波器相比，各自的优缺点。第二部分采用仿真软件ADS，按照设计优化仿真的方法流程，先得到微带带通滤波器的具体物理尺寸，再将其在软件HFSS中经过合适参数的设置，做相应的3D建模并进行仿真。接着结合CAD软件并按照最终微带带通滤波器的具体设计参数值将微带滤波器进行加工制作。将最终加工出的微带滤波器放至不同的梯度的温度和磁场中，并利用矢量网络分析仪对其特性进行测量。进而得到在不同梯度的温度和磁场中，微带滤波器不同特性的变化规律曲线，经过分析实验结果认真研究环境因素对微带滤波器特性的影响。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 微带滤波器的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 微带线滤波器的分类

1．3．1 平行耦合微带带通滤波器

1．3．2 交指型微带滤波器

1．3．3 发夹型微带滤波器

1．4．1 ADS软件

1．4．2 HFSS软件

1．5 本文主要内容与工作

第二章 微带传输线

2．1 微带传输线理论

2．1．1 微带传输线的结构特点和一般传输模式分析

2．2 微带传输线等效介电常数和对应特征阻抗分析

2．3 微带传输线的损耗与衰减

2．4 微带传输线的传输特性

2．5 平行耦合微带传输线

2．6 微带传输线的等效电路

第三章 微波滤波器的基本设计原理

3．1 微波滤波器的基本概念与指标

3．2 低通原型滤波器的设计

3．2．1 低通滤波器的原型

3．2．2 巴特沃斯滤波器的特征和主要设计方法

3．2．3 切比雪夫滤波器的特征和主要设计方法

3．3 从常见低通滤波器到需设计的带通滤波器的映射变换

3．4 微波带通滤波器的实现

3．4．1 理查德变换

3．4．2 科洛达规则

3．4．3 阻抗导纳倒相器

3．5 平行耦合微带带通滤波器的特征分析与设计

3．5．1 设计原理

3．5．2 滤波器的设计与仿真

第四章 新型窄通带微带滤波器的设计与研究

4．1 设计背景

4．2 新型窄通带滤波器的设计与仿真

4．3 结果与分析

4．4 总结

第五章 环境参数对微带带通滤波器特性的影响

5．1 研究背景

5．2 滤波器的设计与加工制作

5．3 实验

5．4 实验结果及分析

5．5 实验误差分析

5．6 总结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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