微带结构低通滤波器设计文档格式.docx

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题目：

学院软件与通信工程学院

学生姓名学号

专业届别

指导教师职称副教授

二〇一六年七月

一般本科生毕业论文（设计）诚信许诺书

毕业论文（设计）题目

学生姓名

专　业

通信工程

学号

指导老师

职称

副教授

所在学院

软件与通信工程学院

诚信承诺

本人慎重承诺和声明：

我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。

学生（签名）：

年月日

摘要

随着雷达和无线通信等无线电技术的飞速进展，研制低本钱、高性能和小型化的微波电路已经成了一项及其紧迫的任务。

在微波通信、卫星通信、雷达导航等系统中，滤波器是重要的器件之一，它的性能好坏往往会对整个通信系统的性能指标产生直接的阻碍。

工程设计和市场竞争的趋势要求电路一方面要知足电气性能指标，另一方面还要尽可能地减少电路所占用的空间。

目前，在射频/微波电路中较常选用的是微带线结构的微波滤波器。

这种结构的滤波重视量轻、通过光刻技术容易加工且方便与其他微波电路集成在一路，故许多通信系统均利用此类滤波器。

可是，依照传统方式设计出来的微带结构滤波器的尺寸一样比较大，而且在性能上也存在着必然局限，往往无法知足此刻无线通信系统的要求。

为了提高微带结构滤波器的性能，本论文重点研究微带线结构低通滤波器的设计与实现。

要紧从低通滤波器理想电路设计和微带结构低通滤波器设计两方面进行分析研究。

在理想电路设计方面，采纳了电容式和电感式两种设计方案。

通过对理想电路的仿真结果比较，选择成效加倍理想的电容式作为设计方案。

在微带结构设计方面采纳了阶梯阻抗线形式和开线路形式的设计方式，通过运用sonnet仿真比较，发此刻带内特性方面，开线路形式优于阶梯阻抗线形式，可是开线路在截止频率方面的表现略劣于阶梯阻抗线。

另外，二种设计思路都有一个一起的缺点——带外衰减太慢。

鉴于此，本论文最后提出具有传输零点的低通滤波器的设计方案，以此来解决带外衰减慢的问题，同时达到展宽阻带的作用。

【关键词】低通滤波器微带结构微波阶梯阻抗

Abstract

Withtherapiddevelopmentofradiotechnologiessuchasradarandwirelesscommunication,itisverynecessarytodesignminiaturizedmicrowavecircuitswithgoodperformancesandlowcost.Inthesystemsofsatellitecommunications,radarandnavigation,microwavefilterisoneofthekeycomponentswhoseperformancedirectlyimpactonthebehaviorofthewholecommunicationsystem.Underthetrendofengineeringdesignandmarketcompetition,itisrequiredforthecircuitstomeettheelectricalperformancetargetsandminimizethespaceoccupiedbythecircuit.Atpresent,microstipstructureisoftenusedtodesignfiltersinRF/microwavecircuits.Filtersusingmicrostipstructurehavegoodcharacteristicsofsmallsize,lightweight,andcanbeeasilyproducedbylithographyandintegratedwithothermicrowavecircuits.Therefore,manycommunicationsystemsselectthiskindoffilter.However,thesizeoffilterdesignedbytraditionalmethodsisusuallyrelativelylargeandtherearecertainlimitationsofperformanceindicators,whichtherebycannotmeettherequirementofwirelesscommunicationsystems.

Inordertoimprovetheperformanceofmicrostripfilter,thispaperfocusesonthestudyofthedesignandrealizationofmicrostriplow-passfilter.Ideallow-passcircuitdesignandmicrostriplow-passfilterdesignaretwopartsofthisresearch.Inthepartofidealcircuitdesign,capacitiveandinductivedesignproposalsareemployed.Bycomparingthesimulatedresults,thecapacitivedesignproposalisadoptedduetoitsbettercharacteristics.Inthepartofmicrostriplow-passfilterdesign,step-impedanceandopen-circuitstructuresareused.Byusingtheelectromagneticsimulatorsonnettocomparetheresponseresults,itcanbeseenthatopen-circuitstructureisbetterthanstep-impedancestructureinthepassbandofthefilter,butopen-circuitstructureisworsethanstep-impedancestructurefortheperformanceofcutofffrequency.Inaddition,veryslowattenuationinthestopbandisacommondrawbackforbothstructures.Inviewofthis,thispaperpresentsanovellow-passfilterdesignschemewithtransmissionzerostosolvetheproblemofslowattenuation,andtoenlargethebandwidthofstopband.

【Keywords】Low-passfilter;

Microstripstructure;

Microwave;

Step-impedance

1绪论

研究背景与意义

微波通常指的是频率在300MHZ-300GHZ之间的电磁波，这部份资源频谱被普遍应用在遥测遥感、电子对抗、通信、导航、探测、制导、医疗等领域中。

近百年来，随着雷达和无线通信等无线电技术的飞速进展，极为庞大的市场需求，推动了微波理论和技术的完善和进展。

进展历程及国内外研究现状

凡有能力进行信号处置的装置都能够称为滤波器。

在近代电信设备和各类操纵系统中。

1.2.1微波滤波器进展历程

通过计算可得耦合系数：

K=（1-1）

其中和别离为对称面放置PMC或PEC时的单腔谐振频率，在HFSS中成立耦合模型.

图1-2耦合系数计算模型

本文的要紧研究内容和任务

本文第一章简要介绍本文研究的背景和意义，和微带微波滤波器的进展历程、国内外研究现状和进展趋势。

2滤波器与微带线基础理论

滤波器的原理

滤波器是一种用来排除干扰的器件，将输入或输出通过个过滤而取得需要的信号。

对特定的带宽或该带宽之外的频率进行有效滤除的电路。

如图2-1所示的二端口网络，假定从一个端口输入一具有均匀功率谱的信号，咱们能够看到信号

2.2.2按所采纳的元器件

按所采纳的元器件能够分为无源和有源滤波器两种。

一、无源滤波器：

仅由无源元件（R、L和C）组成的滤波器，它是利用电容和电感

2.2.3按所通过的信号的频段

（2-3）

假设Uk与Ik之间是线性关系，而且U=ZI，咱们能够退出：

（2-4）

显然b与a之间也存在线性关系，并记为：

b=Sa,其中S=（Z-1）（Z+1）-1。

依照上述中的规定，S矩阵参数的概念如下：

（2-5）

式中符号的物理意义为：

（2-6）

由以上能够看出，只能在输入、输出端口完全匹配的条件下才能确信S矩阵参量。

意味着，测量S11和S12时，第一要确保输出端口的传输线处于匹配状态，即形成a2=0的情形下；

测量S22和S12时，必需先确保输入端口的传输线处于匹配状态，即a1=0。

咱们在进行设计时，主若是以滤波器的S矩阵参数作为优化的目标。

其中，S21是输出端接匹配负载时的正向传输参数，S12是输出端接匹配负载时的正向传输参数，S12是反向传输参数，滤波器通带/阻带的位置、衰减、带内/带外的衰减起伏全数表此刻S21（S12）随频率转变的曲线上；

S11是输入端口的反射系数，S22是输出端口的反射系数，由它们能够计算出输入、输出端口的电压驻波比。

若是反射系数太大，就会使得反射损耗过大，而且阻碍系统前后级间的匹配问题，

从而致使系统的性能下降。

3低通滤波器的理论设计与分析

4低通滤波器的微带实现

5总结与展望

参考文献

[1]杨海华、严伟、方汉平、孙兆鹏，2020：

《基于LTCC技术的宽阻带低通滤波器设计》，《2020年电子机械与微博结构工艺学术会议论文集》，第163-167页。

[2]SutonoA,HeoD,ChenYJ,etal.High-QLTCC-basedpassivelibraryforwirelesssystem-on-package（SOP）moduledevelopment[J].IEEETransMicrowaveTheoryTech,2001,49（10）:

1715–1724.

[3]WilliamsDF,SchwarzSE.Designandperformanceofcoplanarwaveguidebandpassfilters[J].IEEETransactionsonMicrowaveTheoryandTechniques,