【摘要】：本篇論文的研究范圍是具有陷波特性的超寬帶濾波器。超寬帶技術(shù)的研究歷史可以追溯到上個(gè)世紀(jì)中期,但自2002年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)制定并發(fā)布關(guān)于超寬帶通信的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后,因其所具備的數(shù)據(jù)通訊高速率、低發(fā)射功率、信息攜帶量大等技術(shù)優(yōu)勢(shì)而受到了學(xué)界和工程界的廣泛關(guān)注,超寬帶濾波器對(duì)UWB通信系統(tǒng)的重要性不言而喻。在實(shí)際應(yīng)用中,由于民用超寬帶和移動(dòng)通信的頻譜交疊情況愈來(lái)愈嚴(yán)重,信號(hào)干擾的問(wèn)題凸顯出來(lái)。近來(lái),超寬帶濾波器設(shè)計(jì)追尋多阻帶、小型化、靈活選頻。鑒于此種趨勢(shì),本文設(shè)計(jì)了三款(單陷波、雙陷波、陷波頻率可切換)超寬帶微帶濾波器。文中的主要工作有:1.首先利用多模諧振理論,基于Rogers5880基板構(gòu)造超寬帶微帶濾波器。通過(guò)分析“工”字型諧振器的諧振特性以及中央加載枝節(jié)引入的傳輸零點(diǎn)位置分布,根據(jù)所畫諧振模式圖,選擇滿足需要的導(dǎo)納比,使得帶內(nèi)存在的三個(gè)諧振模式均勻分布,從而獲得平坦的通頻帶,通過(guò)CAD輔助計(jì)算工具計(jì)算微帶線的阻抗、寬度等參量,然后在軟件HFSS建立初步模型,后面通過(guò)在交指背面開缺陷地增強(qiáng)其耦合,得到滿足通頻帶范圍、低插損的UWB濾波器,然后,在輸入端引入不對(duì)稱耦合線產(chǎn)成的傳輸路徑差,產(chǎn)生WLAN(5.15GHz-5.35GHz)頻段的阻帶,設(shè)計(jì)了一款單陷波濾波器。然后,基于所設(shè)計(jì)的單陷波濾波器,通過(guò)在T型微帶貼片上開槽的方式,使得信號(hào)諧振在此處產(chǎn)生了X波段(7.9GHz-8.4GHz)處的阻帶,設(shè)計(jì)了一款雙陷波濾波器。最后對(duì)單陷波濾波器進(jìn)行了加工測(cè)試。2.利用加載優(yōu)化短路支節(jié)的設(shè)計(jì)方法,構(gòu)造出超寬帶濾波器,得到的原始設(shè)計(jì)尺寸比較大,因此對(duì)其進(jìn)行折疊以減小尺寸。然后設(shè)計(jì)了E型雙模諧振器,通過(guò)耦合的方法使濾波器產(chǎn)生雙陷波。在此基礎(chǔ)上,原計(jì)劃采用PIN二極管充當(dāng)開關(guān),在E型諧振器中間做了截?cái)嗵幚?為開關(guān)預(yù)留位置。在濾波器內(nèi)部空間設(shè)計(jì)了直流偏置電路。對(duì)所設(shè)計(jì)的可重構(gòu)濾波器進(jìn)行了加工,測(cè)試時(shí)通過(guò)加入導(dǎo)電銀漿、去除導(dǎo)電銀漿,模擬開關(guān)二極管的通斷,實(shí)現(xiàn)對(duì)諧振器工作模式的控制。開關(guān)斷開時(shí),濾波器阻帶出現(xiàn)在X波段,開關(guān)打開時(shí),出現(xiàn)另外一個(gè)WLAN頻段的阻帶。由此實(shí)現(xiàn)陷波頻率的切換。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

圖 1-1 現(xiàn)階段已劃定的供通信使用頻譜[2]從圖 1-1 中可以看到，F(xiàn)CC 規(guī)定的可以用于民用的室內(nèi)超寬帶通信系統(tǒng)和現(xiàn)有的無(wú)線電通信頻段對(duì)比，兩者在 Wimax 系統(tǒng)的 3.5GHz 頻段、WLAN 頻段、8GHz附近的衛(wèi)星通信頻段存在頻譜的重疊。毫無(wú)疑問(wèn)的是，如果我們要利用室內(nèi)超寬帶系統(tǒng)的頻譜資源（3.1GHz 到 10.6GHz），必須要考慮到的一個(gè)問(wèn)題就是頻譜的交疊問(wèn)題，如果忽視這個(gè)情況，就會(huì)對(duì)通信系統(tǒng)的完整性和準(zhǔn)確性造成極大地危害。超寬帶技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步同樣需要相關(guān)的新型微波器件與電路系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，這也無(wú)形中推動(dòng)了人們對(duì) UWB 技術(shù)的探索與研究，在研制相關(guān)的適用于超寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)的器件時(shí)，我們必須要注意盡量避免有可能存在的信號(hào)干擾。射頻通信所用微波器件，比如說(shuō)功率放大器、濾波器、功率分配器、低噪聲放大器、天線都扮演了重要的角色。因此，研究適用于超寬帶通信系統(tǒng)的高性能、小型化濾波器，其擔(dān)負(fù)了保證通信的完整性、安全性的重要角色�；诖朔N背景與意義，本文提出并設(shè)計(jì)了三款具有陷波特性的超寬帶濾波器。

(a) (b)圖 1-2 低通濾波器嵌入高通濾波器實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器[3]。(a) 結(jié)構(gòu)圖；(b) S 參數(shù)響應(yīng)1.2.2 優(yōu)化短路枝節(jié)加載傳輸線的方法這種類型超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)，是由優(yōu)化過(guò)的高通濾波器加載短路枝節(jié)構(gòu)成，短路支節(jié)之間的連接線和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比較，并不存在冗余，比傳統(tǒng)的加載方式能更有效的實(shí)現(xiàn)濾波特性[5]。憑借微波網(wǎng)絡(luò)理論、傳輸線模型等效等途徑計(jì)算出短路支節(jié)長(zhǎng)度、特性阻抗，連接線的長(zhǎng)度、阻抗，最后綜合起來(lái)實(shí)現(xiàn)超寬帶帶通特性。這種濾波器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工也很方便。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的傳輸線加載 6 條短路枝節(jié)構(gòu)成的超寬帶濾波器如圖 1-3 所示[6]。

(a) (b)圖 1-2 低通濾波器嵌入高通濾波器實(shí)現(xiàn)的超寬帶濾波器[3]。(a) 結(jié)構(gòu)圖；(b) S 參數(shù)響應(yīng)1.2.2 優(yōu)化短路枝節(jié)加載傳輸線的方法這種類型超寬帶濾波器的基本結(jié)構(gòu)，是由優(yōu)化過(guò)的高通濾波器加載短路枝節(jié)構(gòu)成，短路支節(jié)之間的連接線和傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比較，并不存在冗余，比傳統(tǒng)的加載方式能更有效的實(shí)現(xiàn)濾波特性[5]。憑借微波網(wǎng)絡(luò)理論、傳輸線模型等效等途徑計(jì)算出短路支節(jié)長(zhǎng)度、特性阻抗，連接線的長(zhǎng)度、阻抗，最后綜合起來(lái)實(shí)現(xiàn)超寬帶帶通特性。這種濾波器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工也很方便。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的傳輸線加載 6 條短路枝節(jié)構(gòu)成的超寬帶濾波器如圖 1-3 所示[6]。

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本文編號(hào)：2798229