腔体滤波器计算机辅助调试研究

摘要

近些年来，宽带通信系统、第三代、四代以及即将投入商用的第五代移动通信系统和超宽带系统等无线通信系统的快速发展要求新型微波器件必须有更加严苛的指标。同时，卫星通信将远程通信发展到移动通信、航空航海和遥感等应用领域。微波谐振器件诸如微波滤波器、双工器、多工器等是以上系统中的关键器件。通信频段的日益紧张、拥挤，致使滤波器的选择性指标变得越发突出。 微波电路调试是一项复杂工作，它需要丰富的实际操作经验。腔体滤波器是微波电路的重要组成器件，随着滤波器谐振器数量的增加，调试所涉及参数的数量也随之增加，调试难度也同时增加。如果进行大批量的生产，势必要聘请很多经验丰富的调试工人，这样就增加了产品的成本。因此，通过计算机辅助调试软件提高腔体滤波器的调试速度，可以大幅度提高批量生产的效率并节约人力成本。 本文在分析了滤波器辅助调试的研究现状后，以柯西法为基础，结合预处理技术和遗传算法，设计了一款针对交叉耦合腔体滤波器的计算机辅助调试程序。在对比了滤波器参数提取的多种算法后，选取了柯西法作为提取滤波器耦合矩阵的算法，并提出了柯西法预处理技术，通过预处理，解决了滤波器无载 Q值对于传统柯西法提取精度的影响，精确提取滤波器的特征多项式系数，同时提取了滤波器的无载 Q值。通过引入遗传算法，设计了任意目标拓扑结构耦合矩阵的优化算法，该算法能够快速将柯西法提取得到的耦合矩阵转换为对应待调滤波器拓扑结构的耦合矩阵。在MATLAB GUI平台上设计了基于柯西法及预处理技术的交叉耦合滤波器计算机辅助调试系统，通过一个理想六阶交叉耦合滤波器的调试案例验证了该系统的可用性，提高滤波器的调试效率。为了进一步验证机辅调试系统的功能及效率，设计并调试了一个六阶同轴腔交叉耦合滤波器的全波仿真模型，通过开发的程序快速将滤波器的响应曲线调谐至达到指标要求，实现了系统功能及效率的验证。

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