基于三维结构的交叉耦合滤波器设计与实现-材料科学与工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 论 文 使 用 授 权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位 论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 万方数据 万方数据 摘 要 摘 要 论文首先研究了滤波器的交叉耦合理论，包括交叉耦合滤波器的传输函数、 多项式的构造、交叉耦合矩阵综合及矩阵旋转消元技术；以所推导的理论为基础 编写了交叉耦合滤波器耦合矩阵化简、S 参数显示及外部品质因数提取程序。并根 据交叉耦合理论分别设计了 2.45GHz 的平面微带结构交叉耦合带通滤波器及 2.45GHz 的三维结构微带带通交叉耦合滤波器。 三维多层技术将微带电路从传统的平面结构扩展到立体结构，从而有利于微 波器件的小型化，提高系统的集成度。利用三维结构的优势研究设计了小型化多 层微波谐振器；分析了三维电磁结构下微波谐振器的性能：包括谐振器的 Q 值， 杂散谐振频率，电极间不同厚度对谐振器频率的影响。 论文理论推导了具有内部耦合谐振器的谐振频率及内部耦合电容对谐振频率 的影响；然后用耦合微带线替代集总耦合电容，采用奇偶模分析方式分析了内部 耦合为耦合微带线方式的谐振器。重点仿真分析了耦合系数对谐振频率的影响、 对滤波器体积的影响及对寄生通带的影响。 在此基础之上，提出了一种三维结构的交叉耦合滤波器；仔细仿真和分析了 三维结构中各个参数对滤波器性能的影响。仿真分析了三维结构谐振器之间的相 互影响，不同拓扑形式谐振器之间的相互影响，包括基板厚度对电耦合系数、磁 耦合系数、混合耦合系数的影响；谐振器间的不同距离对电耦合系数、磁耦合系 数、混合耦合系数和外接 Q 值的影响。研究了这种三维结构内部交叉耦合滤波器 的特性，并根据交叉耦合理论设计了一款三维结构的四阶交叉耦合滤波器。所设 计的交叉耦合滤波器采用四元交叉耦合结构，引入一对传输零点，提高了滤波器 的矩形系数，并将寄生通带抑制到了更高的频率。与同指标的微带线四阶交叉耦 合滤波器相比，基于三维结构的交叉耦合滤波器具有体积小，带外抑制好，寄生 通带远等优点。 关键词： 三维结构， 交叉耦合， 滤波器 I Abstract Abstract At first, this dissertation researched the general theory of couplings for filters. This dissertation contained transmission function of cross-coupling filter, construction of polynomial, synthesis in cross-coupling coefficients matrix, rotation elimination technology for the matrix and programmed software to synthesize the coupling coefficients of cross-coupling filter by make full used of these processes. Finally, designed two microstrip bandpass cross-couplings filters which had a center frequency of 2.45 GHz. The three dimensional structures technology promoted the microstrip circuits from conventional two dimensional structures to three dimensional structures. Accordingly, three dimensional structures was propitious to minimization of microwave components and greatly imp