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摘要随着无线通信技术的飞速发展，频率拥挤引发的问题日益突出，为了更好地利用频谱资源，扩频、跳频以及动态频率分配等技术的应用非常广泛，可调滤波器作为实现上述技术的核心器件也开始受到越来越多的关注。可调滤波器设计的要求包括宽阻带、高性能、小型化、调谐速度快、调谐范围宽等。本文首先介绍了可调滤波器的研究现状以及研究意义，并且详细地说明了滤波器设计的基本原理和设计方法，进而为可调滤波器的设计准备了理论基础。最后基于可调滤波器的设计理论，并且结合现代无线通信系统的要求，设计出了一种新型的具有宽阻带特性的小型化微带可调低通滤波器。30778
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毕业论文关键词 微带可调滤波器 变容二极管 宽阻带 低通滤波器 小型化 高性能
Title miniaturized and microstrip tunable lowpass filterwith ultra-wide stopband
AbstractWith the rapid development of the modern wireless communication system, the problemof spectrum congestion is becoming more and more prominent. Spectrum technologies,such as spread spectrum, frequency hopping, and the dynamic frequency allocationect., have been widely used in order to improve the utilization of the spectrumresources. As a key component in these technologies, electronically tunable filterhas been attracted more and more attention. Furthermore, miniaturization, highperformance, fast tuning speed, and wide tuning range are becoming the designrequirements of the tunable filter.Firstly, the research significance and progress of the tunable filter areintroduced in this paper. Then, basic theory and design method of filter designis illustrated in detail. Finally, to accommodate the requirement of the modernwireless system, a new miniaturized microstrip tunable lowpass filter withultra-wide stopband is designed, fabricated, and measured based on the designtheory illustrated in the paper.
Keywords microstrip tunable filter, varactor diode, miniaturization,ultra-wide stopband, lowpass filter, high performance
目 次
1 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 可调滤波器的研究现状 2
1.3 本文主要内容 2
2 滤波器设计的基本理论 4
2.1 滤波器的基本参数 4
2.2 低通原型滤波器 5
2.3 集总元件的微波结构模拟 8
2.4 本章小结 11
3 宽阻带小型化低通可调滤波器设计 12
3.1 宽阻带特性的小型化低通可调滤波器设计原理 12
3.1.1 宽阻带特性的小型化低通可调滤波器设计原型 12
3.1.2 SIR 阶梯阻抗谐振器的基本结构和谐振特性 14
3.2 具有宽阻带特性的小型化低通可调滤波器设计 18
3.2.1 可调低通滤波器的结构和等效电路 18
3.2.2 可调低通滤波器的设计原理 19
3.2.3 可调低通滤波器的仿真和测试 20
3.3 本章小结 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 绪论1.1 研究背景和意义在现代无线通信技术快速发展的今天，无线通信系统对新型无线通信电子设备和器件提出了更高的要求：宽阻带、小型化、成本低。而滤波器又是微波器件中的关键器件，在现代无线通信中毫无疑问地扮演着选择信号的重要角色，其工作性能的优劣将直接影响着无线通信的质量；其外型的尺寸也直接影响着无线通信系统的可携带性。因此研究高性能、小型化的滤波器已经成为现代无线通信系统研究中的核心工作[1]。可调滤波器作为滤波器中重要的一种类型，在今天已经广泛应用于各种通信系统中，包括民用和军用。在民用通信中，很多射频收发器需要在一定的频率范围内有频段选择性地工作，而采用的传统方法通常需要使用多个不同频段的固定滤波器组合在一起才能实现频率可调。但是这种方式不仅使之占用体积成倍增加，还浪费了功耗和成本，而且当前的主流趋势却是接收机射频前端电路的小型化和低成本，所以研究者们要用单个小型化可携带的可调滤波器取代传统的滤波器，这就大力促使了可调滤波器的飞速发展。而在军用雷达和跟踪型接收机系统中，在战场上雷达接收到的所有信息都需要电子侦察系统中尽心收集和分类，因此接收机必须做到覆盖频段足够宽；为了进行有效的对抗，与之对应的电子反侦察系统，其发射机也必须做到覆盖频段足够宽，而这种需要多频段进行信息分类的系统中，可调滤波器的使用就尤为必要[2]。此外，在电子雷达战的系统中，为了避免被敌方截获，在保证不被敌方干扰的情况下，要求发射机及接收机的中心频率应能做到任何时候都能迅速改变，所以当采用这种不固定的调谐频率的可调滤波器时，敌方很难截获[2]。所以基于可调滤波器在通信和雷达系统中或是民用和军事领域的重要应用，对可调滤波器的探索研究及创新应用具有重要的价值和意义。跳频通信即是指收发双方在通信中同步改变频段的通信方式。目前，因为其衰落抗性、多径抗性、网间干扰抗性和更高的频谱利用率等优点而在民用通信系统中被广泛应用；又由于其具有干扰抗性、截获抗性的优越性，在现代电子战中也得到强烈的关注。而可调滤波器作为跳频通信应用的核心组成部分，可调滤波器的好坏将决定跳频通信过程中的跳频速率、发射功率、接收信号、误码率等性能指标。