基于共面波导结构的宽带滤波器研究与设计开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1511字

1. 研究目的与意义

超宽带通信是一种无线通信新技术,因具有保密性好、传输速率高、辐射低、抗干扰性能强等优点,在无线高速数据通信领域中具有极强的竞争力。近几年来,超宽带(Ultra-Wideband,UWB)短距离无线通信引起了全球通信技术领域极大的重视。超宽带无线通信是采用时间间隔极短的脉冲进行通信的方式,因此这种通信方式占用带宽非常之宽,且频谱的功率密度极小。UWB技术以其传输速率高,抗多径干扰能力强等优点成为短距离无线通信极具竞争力和发展前景的技术之一。超宽带技术在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位等众多领域具有广阔的应用前景。滤波器在超宽带系统中扮演着重要的角色,其工作性能影响着一个超宽带系统的表现,而其尺寸的大小也直接关系到超宽带系统的体积,具备高性能和小型化的特点是对超宽带滤波器的重要技术要求。

2. 国内外研究现状分析

20世纪80年代末90年代初,美国国防部首先定义了超宽带(Ultra-wideband---UWB)概念。2002年美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission---FCC)发布了关于超宽带技术的First Report and Order,容许超宽带技术商业应用。这是超宽带技术发展的一个重要里程碑。从此,超宽带技术,特别是超宽带无线通信开始受到比较广泛的关注。

美国联邦通信委员会(FCC)在2002年2月发布了从3.1GHz~10.6GHz的频段用作通信领域的应用,而滤波器作为通信系统广泛应用的无源器件之一,其性能好坏直接影响到整个系统的优劣,因此超宽带滤波器的研究发展很快。国内外学者已经设计出了多种形式的超宽带滤波器。最初的超宽带滤波器是通过复合材料来实现高频段的衰减,或是形成双阻带来得到通带的环形滤波器。J.T.Kuo和E.shih提出了利用三线微带线结构来实现宽带滤波器,该设计可以加大耦合能力实现宽带,带外特性比较好,不足之处是带宽只能达到70%,其改进形式仍达不到所要求的110%。随后,Zhu等人提出了引入1/4波长平行耦合线的方法来设计滤波器,取得了很好的效果。基于共面波导的特点,KerenLi等人设计出侧面耦合微带线共面波导结构的最初的超宽带滤波器是通过复合材料来实现高频段的衰减,或是形成双阻带来得到通带的环型滤波器。在文献中,提出一种简单的复合滤波器,它是把低通和高通滤波器的结构级连超宽带滤波器,可以得到极小的插入损耗。Gao等人提出了一种由多模谐振器实现的共面波导结构,它在低损耗的同时群延时变化很小。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

设计一款宽带滤波器,在4-9ghz内反射小于-10db,带内插损小于0.5db,回波损耗大于10db,并且有很好的带外抑制。同时,该滤波器与其他滤波器相比还有明显的尺寸缩减性大约为0.36g。

研究计划:

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4. 研究创新点

本文提出了一种新型的基于共面波导的超宽带带通滤波器,它具有良好超宽通带特性,其通带范围为3.1GHz~10.3GHz,满足了FCC的要求,通带内插入损耗小于0.5dB,回波损耗大于10dB,并且有很好的带外抑制。同时,该滤波器与其它滤波器相比还有明显的尺寸缩减性,便于实现系统的小型化,可以在微波设备中灵活应用,非常有利于组件集成。

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