發(fā)布時(shí)間：2020-10-16 06:08

　　 近些年來,寬帶通信系統(tǒng)、第三代、四代以及即將投入商用的第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)和超寬帶系統(tǒng)等無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展要求新型微波器件必須有更加嚴(yán)苛的指標(biāo)。同時(shí),衛(wèi)星通信將遠(yuǎn)程通信發(fā)展到移動(dòng)通信、航空航海和遙感等應(yīng)用領(lǐng)域。微波諧振器件諸如微波濾波器、雙工器、多工器等是以上系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。通信頻段的日益緊張、擁擠,致使濾波器的選擇性指標(biāo)變得越發(fā)突出。微波電路調(diào)試是一項(xiàng)復(fù)雜工作,它需要豐富的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。腔體濾波器是微波電路的重要組成器件,隨著濾波器諧振器數(shù)量的增加,調(diào)試所涉及參數(shù)的數(shù)量也隨之增加,調(diào)試難度也同時(shí)增加。如果進(jìn)行大批量的生產(chǎn),勢(shì)必要聘請(qǐng)很多經(jīng)驗(yàn)豐富的調(diào)試工人,這樣就增加了產(chǎn)品的成本。因此,通過計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試軟件提高腔體濾波器的調(diào)試速度,可以大幅度提高批量生產(chǎn)的效率并節(jié)約人力成本。本文在分析了濾波器輔助調(diào)試的研究現(xiàn)狀后,以柯西法為基礎(chǔ),結(jié)合預(yù)處理技術(shù)和遺傳算法,設(shè)計(jì)了一款針對(duì)交叉耦合腔體濾波器的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試程序。在對(duì)比了濾波器參數(shù)提取的多種算法后,選取了柯西法作為提取濾波器耦合矩陣的算法,并提出了柯西法預(yù)處理技術(shù),通過預(yù)處理,解決了濾波器無載Q值對(duì)于傳統(tǒng)柯西法提取精度的影響,精確提取濾波器的特征多項(xiàng)式系數(shù),同時(shí)提取了濾波器的無載Q值。通過引入遺傳算法,設(shè)計(jì)了任意目標(biāo)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)耦合矩陣的優(yōu)化算法,該算法能夠快速將柯西法提取得到的耦合矩陣轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)待調(diào)濾波器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的耦合矩陣。在MATLAB GUI平臺(tái)上設(shè)計(jì)了基于柯西法及預(yù)處理技術(shù)的交叉耦合濾波器計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試系統(tǒng),通過一個(gè)理想六階交叉耦合濾波器的調(diào)試案例驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可用性,提高濾波器的調(diào)試效率。為了進(jìn)一步驗(yàn)證機(jī)輔調(diào)試系統(tǒng)的功能及效率,設(shè)計(jì)并調(diào)試了一個(gè)六階同軸腔交叉耦合濾波器的全波仿真模型,通過開發(fā)的程序快速將濾波器的響應(yīng)曲線調(diào)諧至達(dá)到指標(biāo)要求,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功能及效率的驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【部分圖文】：

工器的每一個(gè)信道濾波器都是由非平面諧振濾波器組成，并且這些濾波器的尺寸都要滿足多工期的插入損耗、帶外抑制、重量、穩(wěn)定性等指標(biāo)，以及對(duì)空間的要求。圖1.1 微波多工器在通信系統(tǒng)中的位置和作用在地面無線通信領(lǐng)域，通信技術(shù)已經(jīng)從模擬系統(tǒng)進(jìn)化為 PCS（2G）/UMTS（3G）和 WiMAX/LTE（4G）技術(shù)。4G 技術(shù)的發(fā)展，為語音服務(wù)和個(gè)人移動(dòng)寬帶互聯(lián)網(wǎng)等多種功能的服務(wù)提供了極高的數(shù)據(jù)傳輸速率。為了擴(kuò)大通信的覆蓋范圍并提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率，運(yùn)營商部署了更多的小型化基站收發(fā)系統(tǒng)，并提出了新的蜂窩移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，分配專用的工作頻段和帶寬。近些年來，小型射頻拉遠(yuǎn)頭（RRH）被廣泛的應(yīng)用到基站系統(tǒng)中，射頻拉遠(yuǎn)頭中包含一個(gè)傳統(tǒng)的射頻收發(fā)模塊，該模塊安裝在基站天線的下方，這種技術(shù)可以有效的節(jié)省線纜損耗及解決基站的散熱問題。傳統(tǒng)的基站通信系統(tǒng)（BTS）和新型的 RRH 系統(tǒng)都是由相應(yīng)的包含非平面微波多工器的無源微波網(wǎng)絡(luò)組成。一個(gè)多工器網(wǎng)絡(luò)通常提供三種功能：（1）分離發(fā)射端（TX）和接收端（RX）的信號(hào)；（2）抑制來自其他通信系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)射頻接收端的干擾和射頻

以滿足目標(biāo)響應(yīng)。對(duì)于波導(dǎo)窄帶濾波器，可能需要進(jìn)行調(diào)諧以規(guī)避制造公差。下圖展示了微波濾波器的設(shè)計(jì)流程和實(shí)現(xiàn)過程。圖1.2 微波濾波器設(shè)計(jì)流程1.2.2 濾波器計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試的發(fā)展過程計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試和設(shè)計(jì)對(duì)于復(fù)雜的微波濾波器的制作非常重要[48,49]。由于缺乏高精度的設(shè)計(jì)模型、制造公差及設(shè)計(jì)的不確定性等問題，調(diào)試在微波電路設(shè)計(jì)中是不可或缺的技術(shù)。計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試技術(shù)有助于加快調(diào)試流程，可以被納入到優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

波器的帶外抑制，使阻帶更為陡峭，提高濾波器的性能的同時(shí)縮小整個(gè)器件的體積。交叉耦合濾波器的原理電路是可以等效為一個(gè)廣義全耦合網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示：圖2.1 交叉耦合濾波器原型電路該原型電路可以用N N矩陣的形式來表征，其中，N 為濾波器的諧振單元的數(shù)量，即濾波器的階數(shù)。矩陣中，元素i 1,iM （i 為大于 1 的正整數(shù)）表征原型電路中相鄰諧振單元間的耦合，稱為主耦合；主對(duì)角線上的元素i,iM 稱為自耦合；其他無序排列的耦合稱為交叉耦合。下面將詳細(xì)介紹N N耦合矩陣的綜合過程。濾波器實(shí)際上可以看作一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，其等效模型如圖 2.2 所示：11 2112 22y yy y E1I2I2U1USRLR圖2.2 雙端口網(wǎng)絡(luò)等效模型電路由導(dǎo)納矩陣的定義可得： 1 2121 011( )NR RNiy s j M Ie (2-25)其中，復(fù)頻率s j ，M 為歸一化耦合矩陣
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 吉根林;遺傳算法研究綜述[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件;2004年02期

2 張鈴,ahu.edu.cn,張鈸;遺傳算法機(jī)理的研究[J];軟件學(xué)報(bào);2000年07期

本文編號(hào)：2842877