uwb滤波器的分析与设计

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1、独创-l生声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：痞去鍪签字日期：渊占年多月，乙日61致谢衷心感谢我的导师王均宏教授两年来对我学业上的指导和生活上的关怀。本论文的顺利完成离不开导师的细心帮助，从论文的选题、撰写，到论文的修改和最终定稿

2、，这之间凝聚了导师太多的心血和汗水。两年的学习，两年的接触，导师从各个方面给我留下了深刻的印象。无论是他开阔的视野、渊博的学识，还是他超凡的思维、敏锐的洞察力，将使我终生受益，我深深感悟到一名杰出学者所具有的真正内涵。在此，由衷地向我的导师表达内心深处最诚挚的感谢和敬意。同时，感谢实验室张春青、陈美娥、张卉、张安荣、尹静师姐，以及浦实、李宏师兄一直以来给予我的帮助和照顾。感谢胡汝刚、李耀焕、李铮、张兴宇等同学对我的关心和支持。与他们开展的大量积极有益的讨论，使我受益匪浅。回首大家在实验室共同学习、共同进步的日子，

3、我将终生难忘。感谢室友刘玉霞、万沙沙同学在这两年中对我的细心照顾，感谢她们给我带来了欢歌笑语。最后，深深感谢祖母、父母对我的养育之恩，感谢他们给我创造了优良的学习环境，感谢他们无微不至的关怀和体贴，感谢他们对于我继续深造的理解和支持，他们的关爱是我不懈奋斗的源泉。1引言1．1研究背景及意义随着通信技术的发展和各种通信系统的相继出现，无线电频谱资源的瓶颈效应日益明显，人们在提高已有频谱利用率的同时，也希望能够开发出更宽的频带。自从2002年美国联邦通信委员会(FCC)通过了超宽带(UWB，Ultra．wideban

4、d)技术的商用许可(3．1～10．6GHz)【l】，UWB技术丌始受到广泛关注，不仅成为国际无线通信领域的研究热点，同时，还被视为下一代无线通信的关键技术之一。“超宽带”是从信号带宽的角度来定义无线电信号的，其典型的实现方式是采用冲激无线电(IR，ImpulseRadio，又称脉冲无线电，PulseRadio)，它以占空比很低的窄脉冲(约为纳秒级宽度)作为信息载体，这与传统的J下弦信号有着明显的区别。本文所指的“超宽带”都是指这种基于窄脉冲实现的超宽带，此时的发射信号可看成是基带信号(按常规无线电而言)，也可看成

5、是射频(RF，RadioFrequency)信号(从信号的频谱特性而言)。UWB信号的带宽主要由脉冲波形决定(发射天线通常作为带通滤波器)，一个信息符号可以映射为数百个这样的脉冲。由于脉冲的宽度很窄，因此发射信号可以具有很宽的频谱。作为通信系统中不可或缺的器件之一，滤波器是无线电技术中许多设计问题的中心，可利用它们来分开或组合不同的频率。如在变频器、倍频器以及多路通信中，有限的电磁波频谱须按应用加以分配，而滤波器既可用来限定大功率发射机在规定频带内的辐射，反过来又可用来防止接收机受到工作频带以外的干扰。在阻抗匹配

6、中也有像滤波器的网络，如在两个特性阻抗不同的传输线之间，或在有内阻的发生器与电抗负载(如参量放大器中的二极管)之间，有时需要得到一定的相位(或时延)特性，如脉冲压缩或展宽，或补偿其他滤波器或色散结构(如一段波导)所产生的相位失真等，也需要滤波器。总之，从超长波到微波，直至光波以上的所有电磁波段，都需要滤波器【2】，其性能的好坏直接关系着整个系统性能的优劣。因此，对滤波器的设计提出了更高的要求，小型化、低成本、高性能以及良好的集成性都成为生产厂家所要解决的问题。特别是在微波毫米波系统中，由于工作波长与滤波器的物理尺

7、寸相近，电路的损耗会急剧增加，导致系统性能严重恶化，这对于电路设计者而言，是一个极大的挑战。因此，设计出满足UWB频段要求的滤波器就成为当前十分热门的研究课题，有着重要的实践意义。1．2国内外发展现状近年来，移动通信产业惊人的成长速度超出了人们的想象，UWB频段的开放，促进了各种UWB器件的研制。作为UWB系统的关键器件之一，UWB滤波器也得到了长足发展。为了适应微波集成电路小型轻便化的要求，滤波器不仅要性能好，而且要体积小、结构紧凑。这对于波长只有厘米级的UWB系统而言，的确是一个棘手的难题。最初的UWB滤波器

8、是H．Harada等人于2003年提出来的，微带馈线安置在一种特殊的复合材料表面，这种材料对高频信号可实现较大的衰减。但这种滤波器的插入损耗达到6dB，远远不能满足现代UWB系统的要求。而后，H．Ishida等人在2004年提出了一种环型UWB滤波器，微带环采用阶跃阻抗形式，其周长为丸(对应通带的中心频率厶)，开路支节并联在微带环上，利用支节的微扰作用，可以组成双模环形谐