基于分形结构的微带滤波器设计

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1、分类号密级UDC编号硕士研究生学位论文论文题目(中文)：基于分形结构的微带滤波器设计论文题目(英文)：DesignsofMicrostripFiltersBasedonFractalStructures学院物理与电子信息学院专业名称无线电物理研究生姓名姜天一学号1523090026导师姓名蔡武德职称副教授2018年5月1日摘要摘要微带滤波器具有体积小、成本低、加工简便等优势，被广泛应用于小型微波电路中。微波电路的高速发展对微带滤波器的滤波特性提出了更苛刻的要求。部分研究表明，分形结构可以改变甚至提升微带滤波器的滤波特性。本文在介绍微波滤波器和分形理论的基础上，研究了三种分形结构对微波滤波

2、器滤波特性的影响。论文的研究对于实际应用有一定的参考价值，同时也为滤波器的分形化设计提供了一定的理论依据，具有进一步研究的价值和意义。主要工作如下：第一将矩形贴片滤波器、圆形贴片滤波器以及环形贴片滤波器的特定边界用科赫曲线结构替代，发现科赫曲线分形可以使谐振频率有微小的变化，根据曲线伸展的方向和所处结构中的位置的不同，谐振频率可能增加或者减小，但其变化量一般不超过2%。它还可以使通带带宽减小，减小量在50%左右，以及提高带外抑制，使滤波曲线变得陡峭。另外，还得到了不同尺寸的科赫曲线对滤波器中心频率和通带带宽的影响规律。第二用皮亚诺分形结构的贴片代替无分形结构的滤波器贴片，发现皮亚诺分形可

3、以大幅降低谐振器的谐振频率，降幅达到65%；另外它还使得通带带宽减小70%左右。结合科赫曲线和皮亚诺分形结构设计了一款交指带通微带滤波器并取得了优化性能的效果。第三在三角形贴片滤波器中加入谢尔宾斯基三角形结构，发现谢尔宾斯基三角形可以大幅展宽谐振器的通带范围，展宽幅度超过300%，而它的谐振频率只有稍微的增加。设计了一款等腰三角形带通滤波器，并研究了谢尔宾斯基三角形结构的参数对滤波器中心频率和通带带宽的影响规律。关键词：分形；理论；微带滤波器；应用IAbstractAbstractMicrostripfilterhasadvantagesofsmallsize,lowcostandsim

4、pleprocessing,andiswidelyusedinsmallmicrowavecircuits.Therapiddevelopmentofmicrowavecircuitsimposesmorestringentrequirementsonthefilteringcharacteristicsofmicrostripfilters.Somestudiesshowthatfractalstructurecanchangeandevenimprovethefiltercharacteristicsofmicrostripfilter.Basedontheintroductiono

5、fmicrowavefilterandfractaltheory,theinfluenceofthreefractalstructuresonthefiltercharacteristicsofmicrowavefilterisstudied.Theresearchofthispaperispartlyworthconsultingonpracticalapplication,andalsoprovidesatheoreticalbasisforthefractaldesignofthefilter,whichisofgreatvalueandsignificancetobestudie

6、dfurther.Themainworkisasfollows:Firstspecificboundaryofrectangularpatchfilters,circularpatchfiltersandcircinatepatchfilterswasreplacedbyKochcurve.ItwasfoundthattheKochcurvefractalcanmaketheresonantfrequencychangeslightly.Accordingtothedirectionandthelocationofthecurve,resonantfrequencymayincrease

7、ordecreasewithitsvariationgenerallynotmorethan2%.Itcanalsoreducethepassbandbandwidth,withthereductionabout50%,andincreasetheout-of-bandrejection,makingthefiltercurvesteeper.Inaddition,theinfluenceoftheKochcurveofdiffer