本文選題：多頻段　切入點(diǎn)：超寬帶　出處：《西安理工大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在各類微波無(wú)源器件中,微波濾波器和天線占據(jù)了很大的比重,小型化、集成化、多頻段和超寬帶是未來(lái)通信系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì),因此,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各種新型的微波濾波器和天線,實(shí)現(xiàn)這類微波器件在多頻段,超寬帶等背景下的應(yīng)用就具有很重要的工程意義,是現(xiàn)代微波通信領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向。本文圍繞多頻段和超寬帶微波濾波器和天線的實(shí)現(xiàn)形式及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了深入的研究,所取得的主要研究成果包括:1.基于微帶縫隙結(jié)構(gòu)的雙模雙頻濾波器的研究。提出了一種新型的具有十字正交縫隙的雙模雙頻可調(diào)濾波器,該款濾波器可以工作在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航L1中心頻率1575MHz和WLAN中心頻率5200MHz,當(dāng)?shù)诙◣е行念l率固定時(shí),可單獨(dú)控制第一通帶的中心頻率,使其調(diào)節(jié)范圍在1200MHz到1900MHz之間,不會(huì)影響濾波器第二通帶的特性,增加了雙頻濾波器的應(yīng)用靈活性。2.提出了一種基于新型微擾結(jié)構(gòu)的環(huán)形雙模雙頻濾波器。采用對(duì)傳統(tǒng)方環(huán)諧振器內(nèi)部加載不對(duì)稱枝節(jié),分析其等效電路模型,引入一種新的微擾結(jié)構(gòu),即兩條不對(duì)稱枝節(jié)線的耦合間距來(lái)使濾波器的兩個(gè)簡(jiǎn)并模式分離,實(shí)現(xiàn)雙模雙頻濾波器的特性,濾波器結(jié)構(gòu)更緊湊,調(diào)節(jié)方便靈活,同時(shí)這種新型微擾結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也豐富了雙模濾波器的實(shí)現(xiàn)形式。3.提出了一種基于方環(huán)結(jié)構(gòu)的小型化超寬帶濾波器。通過(guò)兩個(gè)方環(huán)諧振器構(gòu)成的多模諧振器可以將其多個(gè)諧振頻率均勻調(diào)整在超寬帶頻段中,構(gòu)成超寬頻段。濾波器通帶頻段可覆蓋2.5-11.1GHz,相對(duì)帶寬達(dá)到126%,而尺寸僅為0.58λ0×0.12λ0,其中λ0為通帶中心頻率的介質(zhì)波長(zhǎng),和相關(guān)文獻(xiàn)比較,超寬帶濾波器尺寸更小,實(shí)現(xiàn)了小型化的要求。4.提出了兩類具有陷波功能的小型化超寬帶濾波器。首先設(shè)計(jì)一種基于環(huán)形諧振器的超寬帶濾波器,在饋電部分內(nèi)嵌開(kāi)路枝節(jié)引入陷波特性,不用通過(guò)引入外部電路的耦合或加載來(lái)產(chǎn)生陷波,大大減少了電路尺寸。調(diào)節(jié)兩個(gè)內(nèi)嵌的開(kāi)路枝節(jié)的長(zhǎng)度,可靈活調(diào)節(jié)陷波頻率和高頻帶外零點(diǎn),抑制不同系統(tǒng)間的相互干擾。在該款單陷波超寬帶濾波器一邊饋線部分再引入不對(duì)稱耦合雙線結(jié)構(gòu),可在電路尺寸不變的基礎(chǔ)上,增加另外兩個(gè)陷波頻點(diǎn),實(shí)現(xiàn)一個(gè)新的具有三個(gè)陷波頻段的小型化超寬帶濾波器。5.提出了一種基于人工結(jié)構(gòu)材料加載的三頻段平面單極子天線。通過(guò)在輻射貼片上刻蝕出兩個(gè)倒L形的縫隙,并引入一種人工結(jié)構(gòu)材料加載單元,可以極大的展寬天線帶寬,降低天線的諧振頻率,實(shí)現(xiàn)一個(gè)寬帶諧振頻段和兩個(gè)窄帶諧振頻段,天線頻段調(diào)節(jié)方便靈活,可覆蓋多個(gè)移動(dòng)通信應(yīng)用頻段。
[Abstract]:Among all kinds of microwave passive devices, microwave filters and antennas occupy a large proportion. Miniaturization, integration, multi-band and ultra-wideband are the main trends of communication systems in the future. It is of great engineering significance to design and implement various new microwave filters and antennas, and to realize the applications of these microwave devices in multi-band, ultra-wideband and other backgrounds. It is an important research direction in the field of modern microwave communication. In this paper, the realization forms and design methods of multi-band and ultra-wideband microwave filters and antennas are deeply studied. The main research results obtained include: 1. Study of dual-mode dual-frequency filter based on microstrip slot structure. A novel dual-mode dual-frequency tunable filter with cross orthogonal slot is proposed. The filter can operate at 1575MHz of L1 center frequency of GPS satellite navigation and 5200MHz of WLAN central frequency. When the center frequency of the second pass band is fixed, the center frequency of the first pass band can be controlled separately to adjust it between 1200MHz and 1900MHz. It does not affect the characteristics of the second pass band of the filter, and increases the application flexibility of the dual-frequency filter. 2. A novel dual-mode dual-frequency filter based on a new perturbation structure is proposed. The asymmetric section is loaded into the inner part of the traditional square ring resonator. The equivalent circuit model is analyzed and a new perturbation structure is introduced, that is, the coupling distance between two asymmetrical segments is introduced to separate the two degenerate modes of the filter, and the characteristics of the dual-mode dual-frequency filter are realized. The structure of the filter is more compact. The adjustment is convenient and flexible, At the same time, the design of this new perturbation structure also enriches the realization form of dual-mode filter. 3. A miniaturized ultra-wideband filter based on square ring structure is proposed. By using the multi-mode resonator composed of two square ring resonators, the. Its multiple resonant frequencies are uniformly adjusted in the UWB band, The filter bandpass band can cover 2.5-11.1 GHz, the relative bandwidth is 126, and the size is only 0.58 位 0 脳 0.12 位 0, where 位 0 is the dielectric wavelength of the central frequency of passband. Compared with the related literature, the size of UWB filter is smaller. Finally, two kinds of miniaturized ultra-wideband filters with notch function are proposed. Firstly, an ultra-wideband filter based on ring resonator is designed. Without introducing external circuit coupling or loading to generate notch waves, the size of the circuit is greatly reduced. Adjusting the length of two embedded open-circuit segments, the notch frequency and 00:00 out of the high-frequency band can be flexibly adjusted. The asymmetric coupling two-wire structure is introduced into the one-notch ultra-wideband filter, which can add two other notch frequency points on the basis of the same circuit size. A new miniaturized ultra-wideband filter .5with three notch bands is implemented. A three-band planar monopole antenna based on artificial material loading is proposed. Two inverted L-shaped slots are etched on the radiation patch. An artificial material loading unit is introduced, which can greatly widen the antenna bandwidth, reduce the resonant frequency of the antenna, and realize a broadband resonant band and two narrow band resonant frequency bands. The antenna frequency band is convenient and flexible. It can cover a plurality of mobile communication application frequency bands.
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN713;TN822

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本文編號(hào)：1565394