微带谐振器的研究与小型微波滤波器设计

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1、微带谐振器的研究与小型微波滤波器设计ResearchofMicrostripResonatorandTheDesignofCompactMicrowaveFilter学科专业：微电子学与固体电子学研究生：孙国亮指导教师：肖谧副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十一月摘要现代微波滤波器不管是在日常生活中（如中继通信系统、移动终端通信系统），还是在军事国防上（如电子对抗、卫星通信系统和雷达）都得到了广泛的应用。微波滤波器性能的优劣又直接或间接的决定了一个微波射频系统的性能。因此，设计成本低、小型化、高性能的微波滤波器，以满足近年来快速发展

2、的通信系统的需求具有非常重要的意义。微带滤波器不仅能够实现滤波器的小型化、集成化，而且制造成本低、易于加工，得到了国内外研究人员的高度重视。本文首先介绍了滤波器的研究背景和滤波器设计的基本理论，根据滤波器的实际应用，阐述了设计高性能滤波器的重要意义，介绍了经典滤波器原型的函数多项式和特征多项式，并简要概述了传输线理论和广义切比雪夫滤波器综合理论。然后，本文利用提出的新型宽阻带谐振器、CSRR和两个C-型缺陷地结构设计了一个低通滤波器（LPF）。这个LPF的用复合谐振器产生的两个谐振点，并用复合谐振器的等效电路分析了该谐振器的工作原理。我们

3、制作和测试了这个低通滤波器，测试结果和仿真结果非常吻合。从测试结果可以看出，该滤波器具有小型化结构，并且很窄的过渡带。此外，本文还用等效电路表征了螺旋型缺陷地结构的特性，并用三个特征频率提取了该等效电路的元件参数。为了验证该等效电路的适用性，本文用两个螺旋型缺陷地结构和一个半波长谐振器设计了一个三阶带通滤波器，并利用所提出的等效电路对该滤波器进行了分析，实测结果与分析及仿真结果符合良好。最后，本文提出了一种新型螺旋缺陷地结构，该缺陷地结构带有两个螺旋槽和一个中央槽。本文该谐振器的工作原理进行了全波仿真研究。结果表明，该螺旋谐振器具有两种工

4、作模式，因此能够产生两个谐振点，这两个谐振点又可通过调节中央槽的宽度来控制。本文利用两个螺旋缺陷地谐振器与一个T-型耦合结设计了一个双频带带通滤波器，该滤波器在1.87GHz处的通带带宽为4.5%，2.43GHz处的通带带宽为3.3%，并与测试结果吻合。关键词：新型谐振器低通滤波器带通滤波器双频带滤波器ABSTRACTModernmicrowavefiltersarewidelyusedindailylife(suchastherelaycommunicationsystems,mobileradiocommunicationsystem

5、s,etc.)andmilitarydefense(suchassatellitecommunicationsystems,electronicwarfaresystemsandradarcommunicationsystems,etc.).Thus,itissignificanttodesignlowcost,compact,highperformfilterstomeettheneedinrapiddevelopmentcommunicationssystemsinrecentyears.Becauseofthecompactstru

6、cture,highintegrationdensity,lowcostandeasyprocessing,themicrostripfilterhasbeenattractedmuchattentionamongkindsoffilters.Firstly，thispaperintroducedthebackgroundanddesigntheoriesofthefilter.Then,accordingtotheactualapplicationofthemicrowavefilter,thesignificanceofdesigni

7、ngahighperformancefilterisexplained;thefunctionpolynomialsandcharacteristicpolynomialsoftheclassicalfilterprototypesareintroduced,andthetheoryoftransmissionlinesandcouplingmatrixtheoryofgeneralizedChebyshevfilteraresummarized.Then,inthispaper,alowpassfilter(LPF)isproposed

8、basedonanewtypebroadbandstopresonatorandacomplementarysplit-ringresonator(CSRR)attachedwithtwoC-