1. 研究目的与意义
在无线通信系统中, 高性能的低通滤波器起着非常重要的作用, 它常被用来抑制系统的谐波输出。阻抗阶跃低通微带滤波电路是一种结构简洁的电路, 非常便于电路的设计和实现, 然而阶跃阻抗结构在接头处由于相邻耦合线节的线宽不同会产生不连续性, 传统的阶跃阻抗低通滤波器所提供的响应在通带内的插入损耗较大, 不满足一些微波通信应用的要求; 随着无线通信技术的飞速发展, 无论是军事通信系统还是民用通信系统, 都对通信设备小型化
提出了更高的要求, 人们希望它体积更小、重量更轻、性能价格比高。为了适应这种需求，研究人员采用电磁带隙结构与高低阻抗线结合的方法，虽然通带性能有所改善，但体积增大了，阻带性能变差了；有人采用DGS技术和增加电抗元件的方法取得一定效果，但这种结构增加了制作的复杂性，且由于不连续性还会带来场的泄漏问题；若采用微细加工技术，在基片上制作高低阻抗低通滤波器，实现的成本和复杂度大大提高。本课题拟引入分形结构，把低阻抗线制作成岛Koch形状，利用其成阶梯锯齿状分布的线宽来改善滤波器的通带特性，而又几乎不影响滤波器的阻带特性；并且采用分形结构不需增加任何集总参数元件，传统的设计方法继续适用.设计阶跃阻抗微带低通滤波器时,由于阶跃阻抗微带线结构的不连续性,会导致版图仿真与电路原理图仿真结果相差很远。为了解决这一问题,拟先对阶跃阻抗微带线的结构参数进行预处理,然后引入分形技术对低阻抗微带线的版图结构作进一步优化的设计方法,利用分形结构成阶梯锯齿状分布的线宽来改善滤波器的通带特性,而又几乎不影响滤波器的阻带特性.
2. 国内外研究现状分析
1915年，德国一个名为K.W.Wagner的科学家首次提出一种瓦格纳滤波器设计方法，该方法一经提出，就在业界得到迅速推广；与此同时，美国科学家G.A.Canbell则踢出了另一种独创设计方法 图像参数法。1917年2科学家分别发明了LC集总滤波器,次年美国发明了世界上第一个多多路复用系统。从此以后，各国的科研人员开始了对采用集总元件电感电容的滤波器设计理论的全面 系统的研究
随着滤波器设计理论研究的不断深入，材料领域的不断进步与突破以及工作频率的日益提高，所设计的滤波器从刚开始的由集总参数元件构成逐步扩展到由分布参数元件构成。P.D.Richtmever在1939年报道并介绍了介质滤波器；然而，当时材料的温度稳定性不高，这种滤波器不能有任何的实际应用。1970年以后，新材料领域取得了重大突破。特别陶瓷材料的发展，介质滤波器有了实际的用武之并且得到了迅速发展。近几年以来，小型化趋势使得各种类型的微带线滤波器的研发得到了蓬勃的发展。1980年以后出现的高温超导材料被业界一致看好，它极有可能被应用于设计损耗极低 尺寸极小的新型微波滤波器。眼下许多发达国家都在新材料新技术方面大做文章。试图利用新材料 新技术来提高器件的各项性能指标和集成度，同时尽可能降低研发成本减小尺寸降低功耗等。目前我国的微波滤波器的研制和生产与发达国家相比还存在一定差距，所以我国的微波工程基和科技人员任重道远。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容一阶跃阻抗低通滤波器设计1)微带低通滤波器的设计指标 选取高阻抗微带线特性阻抗和低阻抗微带线特性阻抗2）设计归一化的集总参数电路, 选用T型低通滤波器结构，契比雪夫滤波电路。
3）根据公式计算得到5 阶契比雪夫低通滤波电路各微带传输线的结构参数二HFSS软件应用对上述所设计的滤波器进行仿真 与理想状态进行对比 找出差异三 利用分形技术版图结构优化 1）高低阻抗线结构参数的预处理 根据实际情况对微带线调试 仿真优化2）用分形技术进一步优化计划一熟悉论文需要用到的知识点 低通滤波HFSS分形结构二先设计一个阶跃阻抗低通滤波器三用软件对设计的阶跃阻抗低通滤波器进行仿真优化四基于分形技术优化
4. 研究创新点
引入分形结构, 把低阻抗线制作成岛Koch 形状, 利用其成阶梯锯齿状分布的线宽来改善滤波器的通带特性, 而又几乎不影响滤波器的阻带特性; 并且采用分形结构不需增加任何集总参数元件, 传统的设计方法继续适用。
