腔體濾波器計算機輔助調試研究
發(fā)布時間：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苛的指標。同時,衛(wèi)星通信將遠程通信發(fā)展到移動通信、航空航海和遙感等應用領域。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變得越發(fā)突出。微波電路調試是一項復雜工作,它需要豐富的實際操作經驗。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,調試所涉及參數(shù)的數(shù)量也隨之增加,調試難度也同時增加。如果進行大批量的生產,勢必要聘請很多經驗豐富的調試工人,這樣就增加了產品的成本。因此,通過計算機輔助調試軟件提高腔體濾波器的調試速度,可以大幅度提高批量生產的效率并節(jié)約人力成本。本文在分析了濾波器輔助調試的研究現(xiàn)狀后,以柯西法為基礎,結合預處理技術和遺傳算法,設計了一款針對交叉耦合腔體濾波器的計算機輔助調試程序。在對比了濾波器參數(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,并提出了柯西法預處理技術,通過預處理,解決了濾波器無載Q值對于傳統(tǒng)柯西法提取精度的影響,精確提取濾波器的特征多項式系數(shù),同時提取了濾波器的無載Q值。通過引入遺傳算法,設計了任意目標拓撲結構耦合矩陣的優(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換為對應待調濾波器拓撲結構的耦合矩陣。在MATLAB GUI平臺上設計了基于柯西法及預處理技術的交叉耦合濾波器計算機輔助調試系統(tǒng),通過一個理想六階交叉耦合濾波器的調試案例驗證了該系統(tǒng)的可用性,提高濾波器的調試效率。為了進一步驗證機輔調試系統(tǒng)的功能及效率,設計并調試了一個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曲線調諧至達到指標要求,實現(xiàn)了系統(tǒng)功能及效率的驗證。
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【部分圖文】：
工器的每一個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，以及對空間的要求。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域，通信技術已經從模擬系統(tǒng)進化為 PCS（2G）/UMTS（3G）和 WiMAX/LTE（4G）技術。4G 技術的發(fā)展，為語音服務和個人移動寬帶互聯(lián)網等多種功能的服務提供了極高的數(shù)據(jù)傳輸速率。為了擴大通信的覆蓋范圍并提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率，運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通信標準，分配專用的工作頻段和帶寬。近些年來，小型射頻拉遠頭（RRH）被廣泛的應用到基站系統(tǒng)中，射頻拉遠頭中包含一個傳統(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)都是由相應的包含非平面微波多工器的無源微波網絡組成。一個多工器網絡通常提供三種功能：（1）分離發(fā)射端（TX）和接收端（RX）的信號；（2）抑制來自其他通信系統(tǒng)產生的信號對射頻接收端的干擾和射頻
以滿足目標響應。對于波導窄帶濾波器，可能需要進行調諧以規(guī)避制造公差。下圖展示了微波濾波器的設計流程和實現(xiàn)過程。圖1.2 微波濾波器設計流程1.2.2 濾波器計算機輔助調試的發(fā)展過程計算機輔助調試和設計對于復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計模型、制造公差及設計的不確定性等問題，調試在微波電路設計中是不可或缺的技術。計算機輔助調試技術有助于加快調試流程，可以被納入到優(yōu)化設計模型
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縮小整個器件的體積。交叉耦合濾波器的原理電路是可以等效為一個廣義全耦合網絡，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。下面將詳細介紹N N耦合矩陣的綜合過程。濾波器實際上可以看作一個二端口網絡，其等效模型如圖 2.2 所示：11 2112 22y yy y E1I2I2U1USRLR圖2.2 雙端口網絡等效模型電路由導納矩陣的定義可得： 1 2121 011( )NR RNiy s j M Ie (2-25)其中，復頻率s j ，M 為歸一化耦合矩陣
【參考文獻】
本文編號：2842877
【學位單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【部分圖文】：
工器的每一個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，以及對空間的要求。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域，通信技術已經從模擬系統(tǒng)進化為 PCS（2G）/UMTS（3G）和 WiMAX/LTE（4G）技術。4G 技術的發(fā)展，為語音服務和個人移動寬帶互聯(lián)網等多種功能的服務提供了極高的數(shù)據(jù)傳輸速率。為了擴大通信的覆蓋范圍并提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率，運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通信標準，分配專用的工作頻段和帶寬。近些年來，小型射頻拉遠頭（RRH）被廣泛的應用到基站系統(tǒng)中，射頻拉遠頭中包含一個傳統(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)都是由相應的包含非平面微波多工器的無源微波網絡組成。一個多工器網絡通常提供三種功能：（1）分離發(fā)射端（TX）和接收端（RX）的信號；（2）抑制來自其他通信系統(tǒng)產生的信號對射頻接收端的干擾和射頻
以滿足目標響應。對于波導窄帶濾波器，可能需要進行調諧以規(guī)避制造公差。下圖展示了微波濾波器的設計流程和實現(xiàn)過程。圖1.2 微波濾波器設計流程1.2.2 濾波器計算機輔助調試的發(fā)展過程計算機輔助調試和設計對于復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計模型、制造公差及設計的不確定性等問題，調試在微波電路設計中是不可或缺的技術。計算機輔助調試技術有助于加快調試流程，可以被納入到優(yōu)化設計模型
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縮小整個器件的體積。交叉耦合濾波器的原理電路是可以等效為一個廣義全耦合網絡，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。下面將詳細介紹N N耦合矩陣的綜合過程。濾波器實際上可以看作一個二端口網絡，其等效模型如圖 2.2 所示：11 2112 22y yy y E1I2I2U1USRLR圖2.2 雙端口網絡等效模型電路由導納矩陣的定義可得： 1 2121 011( )NR RNiy s j M Ie (2-25)其中，復頻率s j ，M 為歸一化耦合矩陣
【參考文獻】
相關期刊論文 前2條
1 吉根林;遺傳算法研究綜述[J];計算機應用與軟件;2004年02期
2 張鈴,ahu.edu.cn,張鈸;遺傳算法機理的研究[J];軟件學報;2000年07期
本文編號：2842877
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