基于地面缺陷结构的带通滤波器设计

【摘要】近年来,随着微波通信技术的快速发展,频谱资源变得越来越紧张。正因为如此,就要求微波滤波器具有更好的性能,比如更小的尺寸、更低的损耗、更高的带外抑制等等。由于传统的带状线、同轴线等结构实现的微波滤波器尺寸太大,已经不能满足当下科技发展的要求。为了设计性能优良、体积小、成本低的微波滤波器,我们需要寻求新的材料和技术。地面缺陷结构和复合左/右手传输线在滤波器中的应用不仅改善了微波滤波器的性能,并且具有体积小、成本低的优点。因此,探究地面缺陷结构以及复合左/右手传输线的特性,并将它们应用于滤波器的工程设计中,对推进微波滤波器的发展有着重要的意义。本文围绕地面缺陷结构和复合左/右手传输线在微波带通滤波器中的仿真、实验及应用,主要开展了以下几方面的研究：首先,采用组合法设计了一种基于哑铃型地面缺陷结构的带通滤波器,阐述了组合法设计的原理和优点。为了满足设计需要,我们进一步的改进了地面缺陷结构单元,然后用改进型的结构设计了一款滤波器。在通带范围内,其回波损耗S11低于-10dB。在-3dB处,滤波器的通带范围从2.6GHz到4.6GHz。中心频率为3.6GHz,相对带宽为55.6%,低频处的选择特性为18.89dB/GHz,高频处的选择特性为42.5dB/GHz。仿真结果表明所设计的模型具有滤波特性,但低频处的带外抑制度不高,选择性不好,需要改进。其次,设计了一种复合左/右手传输线带通滤波器并对其进行详细分析。针对哑铃型地面缺陷结构带外抑制度不高的缺点,利用复合左/右手传输线构建了一个性能较好的带通滤波器。该滤波器在通带范围内,回波损耗S11低于-10dB。在-3dB处,滤波器的通带范围从1.3GHz到2.75GHz。中心频率为2.025GHz,相对带宽为71.6%,低频处的选择特性为56.67dB/GHz,高频处的选择特性为113.3dB/GHz。实验结果与仿真结果一致,验证了所设计的模型具有滤波特性,并且各项性能都较好。本文的主要创新点是电磁超介质在滤波器中的应用。采用电磁超介质设计微波带通滤波器,有效地改善了滤波器的性能,并且由于电磁超介质具有独特的性能,便于滤波器的小型化设计。
【作者】李珍珺；
【导师】杨河林；
【作者基本信息】华中师范大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】带通滤波器；复合左/右手传输线；地面缺陷结构；互补开口环谐振器；

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