基于多模谐振器的UWB滤波器的研究与设计

摘要

现代科技的快速发展不断地推动着人们物质生活文化水平的提高，这也使得人们对于信息获取的速度与方式都有了更加苛刻的需求，无论是在军用还是民用层面，这种需求随着技术的不断革新与发展，都将会越来越突出。而超宽带技术作为一种新型通信技术，因其发射功率低、安全性好以及系统复杂度较低等诸多优点，将会在解决现今乃至未来的信息传递方面的重大难题中大显身手。
　　超宽带滤波器作为超宽带系统中的关键部分之一，位于整个系统的射频前端，它的关键作用在于既能够确保系统在接收信号时免受频带外信号的干扰，又能够在系统发射信号时限定频带的范围，从而使得系统不论是接收还是发射都能确保信号的质量。
　　本文在对 UWB滤波器相关技术研究的基础上，设计了两款基于多模谐振器(MMR)的超宽带滤波器。自FCC将3.1GHz~10.6GHz的频带免费开放作为民用以来，国内外超宽带滤波器的研究人员便将研究热情投注于此，顿时在一段时间内出现了各式结构的此频带范围的UWB滤波器，而高频段在11GHz以上的且基于MMR结构的超宽带带通滤波器却鲜有人做。本文正是在这样的背景下使用MMR结构设计了两款通带范围为4GHz~12GHz的超宽带带通滤波器。下面是本论文内容的主要组成：
　　1．介绍和阐述了UWB滤波器的研究背景、国内外发展现状以及未来的发展趋势。
　　2．主要介绍了微波方面以及滤波器方面的相关理论知识。包括传输线相关理论、微波网络知识以及滤波器的一些基本参数和分类。
　　3．讨论了谐振器的相关知识，并具体分析了阶梯阻抗谐振器(SIR)的一些特性，最后基于SIR结构设计了一款低通滤波器。
　　4．在计算机软件的辅助下基于MMR结构设计了两款超宽带带通滤波器。
　　5．对本文进行了一个总结。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 超宽带滤波器的国内外研究现状以及未来发展趋势

1.2.1国内外研究现状

1.2.2未来发展趋势

1.3 本文主要研究对象及结构设置

第二章 微波滤波器的相关理论基础

2.1 传输线的理论基础

2.1.1 传输线等效集总元件电路

2.1.2 传输线上波的传播

2.1.3 无耗传输线

2.2 微波网络基础理论

2.2.1 阻抗和导纳矩阵

2.2.2 网络的[ABCD]矩阵

2.2.3 网络的散射矩阵

2.3 滤波器的基本参数及分类

2.3.1 微波滤波器的基本参数

2.3.2 微波滤波器的分类

2.4 滤波器的设计原理

2.4.1 低通原型滤波器

2.4.2 阻抗和频率定标

2.5 本章小结

第三章 SIR谐振器及设计实例

3.1 串并联谐振电路

3.1.1 串联谐振电路

3.1.2 并联谐振电路

3.1.3 有载Q值与无载Q值

3.2 传输线谐振器

3.2.1 半波长短路传输线

3.2.2 四分之一波长短路传输线

3.2.3 半波长开路传输线

3.3 阶梯阻抗谐振器(SIR)的基本结构和特性分析

3.4 滤波器设计实例

3.5 本章小结

第四章 基于多模谐振器的超宽带滤波器设计

4.1 基于“工”字型多模谐振器的超宽带滤波器设计

4.1.1“工”字型多模谐振器分析

4.1.2 平行耦合线结构

4.1.3 超宽带滤波器的设计

4.1.4 缺陷地结构(DGS)

4.1.5 加入DGS结构的超宽带滤波器

4.2 基于多模谐振器的低插损超宽带滤波器的设计

4.2.1低插损超宽带滤波器的设计

4.3 本章小结

第五章 总结

致谢

参考文献