微带和共面带状线滤波器及其应用研究

摘要

随着现代无线通信技术的迅速发展，高速率、宽频带、多通道的通信系统已经成为今后的发展方向。为了满足逐渐膨胀的通信需求，尤其是现代移动和卫星通信领域，迫切需要研发具有小型化、宽阻带、高选择性的微波滤波器。为了充分利用现有的频谱资源，达到通信系统的小型化和高度集成化目的，高性能的双频段微波滤波器是一种有效的实现手段。双频带和多频带滤波器广泛应用于全球移动通信系统(GSM)、无线码分多址(WCDMA)、局域网(WLAN)等无线通信系统。共面带状线（Coplanar Stripline，CPS）滤波器，适用于整流天线和射频前端等微波毫米波集成电路。 基于微波滤波器的研究概况，包括阶梯阻抗谐振器(Stepped Impedance Resonator, SIR)微带滤波器、开环微带滤波器、共面带状线(Coplanar Stripline，CPS)滤波器等，本文主要研究内容包括以下四部分： 首先，提出了一种SIR加载(SIR-loaded)开环谐振器，并给出了集总元件等效电路图。基于开环谐振器，设计并制作了两种具有小型化、低损耗、宽阻带等特性的低通滤波器( LPF)，并进行了电路仿真、电磁(Electromagnetic，EM)仿真，仿真结果和实验测量结果吻合良好。 第二，分析并设计了基于开环谐振器的双频带滤波器。设计的双频带滤波器具有四个传输零点，第一个通带(2.4GHz)和第二个通带(5.2GHz)之间具有较深的隔离度，并分别有6.25％和2.7％的15dB相对带宽。为了满足两个频段的匹配要求，双频带滤波器采用锥形渐变线0°馈电形式。实测与仿真结果吻合良好。 第三，提出了三种开路或短路的共面带状线(CPS)谐振器，并给出了集总元件等效电路。基于提出的CPS谐振器，设计了三阶CPS-LPF和三阶CPS-BPF。CPS-LPF具有低损耗、宽阻带的频响特性，能够很好地抑制高次谐波。 第四，设计的SIR-LPF在整流天线中得到了应用。实测结果表明，LPF能够有效地抑制高次谐波。中心频率为5.8GHz的口径耦合圆极化微带天线单元及其二元天线阵作为接收天线。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1引言

1.2微带滤波器的国内外研究概况

1.2.1阶梯阻抗谐振器(SIR)微带滤波器的研究概况

1.2.2开环微带滤波器的研究概况

1.3共面带状线(CPS)滤波器的研究概况

1.4本文的主要研究内容

第二章滤波器设计的基本理论

2.1滤波器设计的基本理论

2.1.1滤波器低通原型的分类

2.1.2滤波器的阻抗变换和频率变换

2.2耦合谐振电路理论

2.2.1耦合谐振电路

2.2.2耦合矩阵综合方法

2.3小结

第三章宽阻带低通滤波器的设计和实现

3.1引言

3.2带SIR开路枝节的双模谐振器的分析和设计

3.3宽阻带低通滤波器的设计和实现

3.3.1二阶宽阻带低通滤波器的设计和实现

3.3.2三阶宽阻带低通滤波器的设计

3.4 小结

第四章开环双频带滤波器的设计和实现

4.1引言

4.2开环双模谐振器的分析和设计

4.2.1开环双模谐振器的理论分析

4.2.2开环双模谐振器的奇/偶模分析

4.3开环耦合双频带滤波器的设计

4.3.1开环耦合双频带滤波器的输入输出设计

4.3.2开环耦合双频带滤波器的耦合系数设计

4.4开环耦合双频带滤波器的设计和实现

4.5小结

第五章共面带状线(CPS)滤波器的设计

5.1引言

5.2共面带状线(CPS)与微带线的性能对比

5.3共面带状线(CPS)谐振器的分析和设计

5.3.1开路共面带状线(CPS)谐振器

5.3.2短路共面带状线(CPS)谐振器

5.4共面带状线(CPS)滤波器的设计

5.4.1共面带状线(CPS)三阶低通滤波器的设计

5.4.2共面带状线(CPS)三阶带通滤波器的设计

5.5小结

第六章宽阻带低通滤波器在整流天线中的应用

6.1引言

6.2口径耦合圆极化接收天线的设计和实现

6.2.1口径耦合圆极化天线单元

6.2.2口径耦合圆极化二元天线阵

6.3 SIR-LPF与接收天线的一体化设计

6.3.1接SIR-LPF的口径耦合圆极化天线

6.3.2接SIR-LPF的口径耦合圆极化天线二元阵

6.4小结

第七章结束语

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢