隨著無線電科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,使得無線通信行業(yè)對小型化、多功能、低成本的通信設(shè)備的要求不斷提高。而無源濾波器作為微波射頻系統(tǒng)中必不可少的電子元器件之一,其設(shè)計的方法、結(jié)構(gòu)以及材料等方面也在不斷豐富和完善。目前,基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide-SIW)作為一種新的導(dǎo)波結(jié)構(gòu),因其具有高Q值(品質(zhì)因數(shù))、高功率容量、體積小和低插入損耗等眾多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于射頻系統(tǒng)中。尤其是半模基片集成波導(dǎo)(Half-mode Substrate Integrated Waveguide-HMSIW),它在繼承了 SIW濾波器眾多優(yōu)點的同時,還兼具體積減半的特點,從而能被有效的應(yīng)用于微波毫米波的電路設(shè)計。本文主要研究HMSIW技術(shù)和電磁帶隙(Electromagnetic Band Gap-EBG)以及互補開口諧振環(huán)(Complementary Split-ring Resonator-CSRR)等平面結(jié)構(gòu)技術(shù)在濾波器設(shè)計中的應(yīng)用,并且設(shè)計了兩種不同結(jié)構(gòu)的帶通濾波器。同時,研究該兩種濾波器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計方法對其傳輸特性的影響。本文的主要研究工作如下:首先,介紹了濾波器的基本理論,包括四種基本濾波器的相關(guān)理論,其次介紹SIW和HMSIW的基本結(jié)構(gòu)和傳輸特性,并且總結(jié)該類型濾波器的基本設(shè)計原理和方法。其次,本文以SIW基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理為基礎(chǔ),設(shè)計了一種新型HMSIW結(jié)構(gòu)濾波器。通過在輸入、輸出線兩邊添加EBG結(jié)構(gòu),可有效地增強了濾波器上邊頻陡峭程度,從而提高了濾波器的矩形系數(shù)K。文中詳細的介紹了兩種濾波器的設(shè)計步驟和仿真結(jié)果,并加工成實物進行實際測試對比分析。最后,本文在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上同時增加CSRR和DGS兩種平面結(jié)構(gòu),設(shè)計了一種小型化HMSIW結(jié)構(gòu)的濾波器,它能夠?qū)崿F(xiàn)雙通帶濾波特性。本文研究了該濾波器的傳輸特性,并對其進行加工成實物,最后的測試結(jié)果與研究的仿真結(jié)果基本一致,驗證了其結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確性。
【學(xué)位單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN713.5
【部分圖文】：

邐（ｂ）帶阻濾波器逡逑圖２．邋１理想狀態(tài)下的四種基本濾波器頻率特性逡逑圖２．１邋（ａ）表示的是低通濾波器的頻率特性，當(dāng)0邋＝邋０到之間，衰減逡逑值為零，這種情況稱為通帶狀態(tài)。當(dāng)頻率在？邐的范圍內(nèi)時，其衰減量為ｐ，？，逡逑這段區(qū)域稱為阻帶。其中，０為角頻率，？ｉ為截止頻率。逡逑８逡逑

來的結(jié)果只適用于一些特定的場合，設(shè)計者可以很容易的從對應(yīng)的設(shè)計表格中通逡逑過查閱的方式獲取各個元件的歸一化參數(shù)。逡逑圖２．１邋（Ｃ）展示的是帶通濾波器的衰減特性，該模型的衰減特性是由低通模逡逑型經(jīng)過基本變換可得：逡逑0）＇邋＝邋—＝N！邋—，邐（２－６）逡逑Ｃ0２－Ｃ0ｘｙ邋＃癌g篨付ｈ\0rP剩rP祝鈿g鴻\0埃rP茫希rP剩]3?上式中，岣＝７＾表示帶通濾波器的中心頻率，ｗ邋＝邐表示其相對逡逑＾０逡逑帶寬。特征頻率點與之對應(yīng)關(guān)系由下表２－１可得：逡逑表２－１由低通向帶通頻率轉(zhuǎn)換表逡逑0邐0邐？５ｌ邐？１邐叫邐（0２邐？，２邐°°逡逑－１邋0邋１邋？；２邋００逡逑表中：逡逑＜邋＝N邐＝N（２－７）逡逑Ｗ［ｃｕ０邐５２邋Ｗ｛ｃｏ０邋ｃｏｓ２）逡逑若提前知道低通濾波器模型中每個元件的歸一化值，用ｚｓｌ，＜ｊｎ邋ｉｓ２，＜２逐一逡逑９逡逑

．丨咖}0｜邋ｊ—}0丨丨丨丨丨？丨丨｜＿丨＿＿丨＿＿丨｜邋丨丨丨丨丨丨丨＿＿＿＿丨ｊｎｒｗ＼自丨丨丨丨丨丨丨丨｜邋飛逡逑－｜ｇｌ邋ｑ＝７Ｌ２邋ｃ邋ｖ邋４邐＾逡逑圖２．邋２帶通濾波器等效電路模型逡逑上述歸一化的電容和電感分別為：逡逑■邋８ｉ0）0邋（２－１１）逡逑ｎ邋—邋Ｓｉ逡逑從而可進一步得到實際濾波器的元件實際參數(shù)值大小，其根據(jù)＝＆，逡逑Ｚ0逡逑ｇ？＋１邋＝￥，ｇ？＋１邋＝ｑｚ。得到串聯(lián)支路的電容和電感分別如下：逡逑１０逡逑

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本文編號：2823989