空间映射法在微波滤波器优化设计中的研究

摘要

随着无线通信技术的高速发展,作为射频通信前端关键器件的滤波器的设计水平也不断的提高,以便适应较为严格的设计指标。当处于设计滤波器的前期阶段,需要利用电磁仿真软件在滤波器的仿真优化上耗费大量的时间成本来完成,这时空间映射法的提出无疑是为解决这类难题提供了广阔的思路。本文研究主要以改进主动空间映射法在微波滤波器上的应用为主,通过空间映射算法对多重互补开口谐振环滤波器和腔体滤波器进行了实例仿真优化并达到了要求的设计指标。本文的主要研究工作和成果如下:
　　首先,提出新型改进主动空间映射算法,本文先分析了空间映射法的优化思想,并根据优化速度展开对三类空间映射算法的研究。工作包含两个方面,一是研究了主动空间映射算法和隐式空间映射算法的流程内容,并对主动空间映射算法提出了改进;二是设计一个应用于3G通信频段的平行耦合微带滤波器,分别应用三种算法对其进行仿真优化,最后达到了要求的设计指标,比较优化速率。
　　其次,设计多重互补开口谐振环结构的带通滤波器并用改进主动空间映射算法进行优化仿真,之后实物加工测试比对。通过对多重互补开口谐振环加载微带线和带隙线进行研究,运用等效电路得到几何图形参数与集总元件参数的关系。给出的设计指标并设计基于多重互补谐振环的带通滤波器,设计的滤波器用于无线局域网WLAN通信频段,再根据改进的主动空间映射算法进行优化仿真,节省优化仿真时间。通过加工测试得到的结果与仿真相吻合。
　　最后,设计六腔交叉耦合带通滤波器并用改进主动空间映射算法进行优化仿真。开始分别用不同的仿真软件建立腔体滤波器的精确模型和粗糙模型,通过耦合系数等参量与滤波器几何尺寸的关系构建两个模型之间的映射关系。应用改进的主动空间映射法对腔体滤波器进行优化仿真并进行比较,最后通过迭代得到的响应效果接近最优响应,同时也验证了空间映射法在腔体滤波器上运用的可行性,设计的滤波器可用于4G技术LTE通信频段。

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表清单

1 绪论

1.1 研究的目的及意义

1.2 国内外研究状况及发展

1.3 本论文的研究内容

2 空间映射法基本理论

2.1 空间映射法优化思想

2.2 主动空间映射算法

2.3 改进主动空间映射算法

2.4 隐式空间映射算法

2.5 本章小结

3 基于改进主动空间映射算法的MCSRR滤波器设计

3.1 CSRR的结构和等效电路

3.2 MCSRR的结构和等效电路

3.3 基于改进主动空间映射算法优化设计MCSRR滤波器

3.4 MCSRR带通滤波器的加工和测试

3.5 本章小结

4 基于改进主动空间映射算法的交叉耦合腔体滤波器设计

4.1 交叉耦合滤波器的设计理论

4.2 腔体滤波器模型建立

4.3 改进主动空间映射算法设计优化腔体滤波器

4.4 本章小结

5 总结与展望

参考文献

作者简历