宽带射频滤波器的设计与仿真-(5791)

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1、摘要摘要现代电子通信设备的频率范围不断扩大，自由空间的电波频段越来越拥挤，信号之间的干扰越来越明显，通信系统对滤波器的要求也越来越高。现代电子产品要求小型化、集成化，这就要求其中的滤波器要具有尽可能小的尺寸，因此设计通信系统时对滤波器的类型要有合适的选择。微波滤波器是微波通信系统中的重要部件，微带滤波器作为微波滤波器的一种，具有体积小、重量轻、易于集成化、抗干扰能力强等优点而广泛应用于微波系统中。本论文以微带带通滤波器的设计为主线，介绍了微带滤波器的研究历史和国内外研究现状；论述了微带射频滤波器的基本原理。低通滤波器是所有其他类型滤波器的基础，其他各类滤波器都可以由低通原型滤

2、波器变换而得，本文先讨论低通原型滤波器的综合方法，由此讨论由低通到高通、带通的转换。最大平坦近似和切比雪夫近似是低通滤波器的两种传统综合方法，最大平坦近似是滤波器综合的理论基础，切比雪夫综合法是应用广泛的综合方法，文中也予以详细论述。耦合与谐振是微带滤波器滤波的物理机制，本文详细讨论了谐振单元的耦合矩阵和同步调谐耦合谐振，对环路方程、结点方程进行了详细分析，对同步调谐耦合谐振的电耦合、磁耦合以及电磁混合耦合进行分析，对耦合系数与品质因数进行推导分析。传统综合方法计算复杂，费时费力，用软件仿真不失为有效捷径，省时省力，文中介绍了现代仿真软件的特点及功能，包括ADS、HFSS、D

3、esigner、CST，对各仿真软件的应用场合与各自优缺点进行了详细对比；将理论推导与现代仿真软件相结合，用ADS和Designer软件仿真设计了两款交叉耦合微带带通滤波器，先用等效原理计算滤波器的奇模特性阻抗和偶模特性阻抗，以此特性阻抗用软件计算工具算出微带线尺寸参数，用这些尺寸参数建模仿真、优化，对耦合间距、抽头线位置、谐振器长度等影响滤波器性能的因素进行仿真，对仿真结果进行分析讨论。对所设计的滤波器加工制作出样件，对实物滤波器进行测试，将测试结果与理论仿真结果进行对比，讨论分析了测试结果与理论计算结果产生误差的可能原因及改进措施。关键词：微带滤波器，仿真，ADS，Des

4、igner，特性阻抗IAbstractAbstractThefrequencyrangeofmodernelectroniccommunicationequipmentcontinuestoexpand,radiofrequencyandfreespacemorecrowded,interferenceandsignalbetweenthemoreobvious,tofiltertherequirementsofcommunicationsystemisalsomoreandmorehigh.Themodernelectronicproductsminiaturization

5、,integration,whichrequiresthefiltertoasizeassmallaspossible,sothedesignofcommunicationsystemforfiltertypeshouldhaveanappropriatechoice.Microwavefilterisanimportantcomponentofthemicrowavecommunicationsystem,themicrostripfilterisusedasamicrowavefilter,andhastheadvantagesofsmallvolume,lightwei

6、ght,easyintegration,stronganti-jammingabilityandiswidelyusedinmicrowavesystem.Inthisthesis,amicrostripbandpassfilterdesignasthemainline,introducedtheresearchhistoryandresearchstatusofthemicrostripfilter;discussesthebasicprincipleofmicrostripradiofrequencyfilter.Lowpassfilteristhebasisforall

7、othertypesoffilters,othertypesoffilterscanbedeterminedbythelow-passprototypefiltertransformation,wefirstdiscussthecomprehensivemethodofthelow-passprototypefilter,whichareconvertedfromlowtohighpass,bandpass.MaximumflatapproximationandChebyshevapproximatio