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基于复合左右手传输线带通滤波器的研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文内容及结构安排

第二章 复合左右手传输线概述

2.1 复合左右手传输线的理论研究

2.1.1 复合左右手传输线性质研究

2.1.2 复合左右手传输线的等效电路

2.1.3 复合左右手传输线的实现结构

2.2 复合左右手传输线参数提取的方法

2.2.1 等效电路法提取参数

2.2.2 等效媒质法提取参数

2.3 复合左右手传输线在微波滤波器中的应用

2.4 本章小结

第三章 基于微带型CRLH TL滤波器的设计

3.1 S型CRLH TL超宽带滤波器的设计

3.1.1 S型CRLH TL结构的设计及超宽带滤波器的构造

3.1.2 S型CRLH TL超宽带滤波器的优化改进

3.1.3 实物的设计与测试

3.2 方型CRLH TL超宽带滤波器的设计

3.2.1 方型CRLH TL结构的设计及超宽带滤波器的构造

3.2.2 方型CRLH TL超宽带滤波器的优化改进

3.2.3 实物的设计与测试

3.3 本章小节

第四章 基于微带/CPW型CRLH TL滤波器的设计

4.1 基于微带/共面波导型的CRLH TL的设计

4.2 基于微带/共面波导型CRLH TL宽带滤波器的构造

4.3 微带/共面波导型CRLH TL宽带滤波器的优化改进

4.3 实物设计与测试

4.4 本章小结

第五章 总结与未来的工作

5.1 总结

5.2 未来的工作

致谢

参考文献

附录

研究生期间的学术成果

研究生期间参与的项目

参数提取所需MTATLAB程序

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摘要

随着3G、4G无线通信技术的到来,超宽带(UWB)无线通信系统对滤波器的通带带宽、谐波抑制、结构的小型化、性能的稳定性等方面提出了更苛刻的要求。本文利用复合左右手传输线(Composite Right/Left Transmission Line,简称CRLH TL)的传输特性,将其结构引入到微波超宽带滤波器设计中,满足微波滤波器工作频带宽、低插损、结构紧凑等要求,在超宽带通信系统中具有一定实用价值和参考价值。
   首先,本文对CRLH TL基本特性进行研究,对CRLH TL等效电路和实现结构进行对比分析,采用“分布式电容电感元件”来实现CRLH TL结构。其次,以实现超宽带通信频带为设计指标,利用HFSS软件设计并优化了两款基于微带型CRLHTL的超宽带滤波器。两款滤波器的带宽都达到了100%,工作频段在超宽带通信系统之内3.6GHz-10.6GHz,插入损耗在1dB以内,回波损耗小于-10dB。最后,制作了实物并测试,测试结果与仿真结果进行对比后分析产生误差的原因。
   此外,本文利用微带线与共面波导组合的双层介质结构,设计了一种新型带通滤波器。其等效左手电容由金属-绝缘体-金属(MIM)耦合结构提供,等效左手电感由蘑菇型零阶谐振器(MZOR)中的短路通孔实现。通过对MZOR中U型槽长度对滤波器性能影响的研究表明,该带通滤波器具有结构紧凑,带宽较大,插入损耗较小等优点。HFSS软件仿真结果显示,滤波器的通带为3.4GHz-7.2GHz,通带内插入损耗低于0.5dB,回波损耗小于-11.5dB。因此,该滤波器可以应用于超宽带无线通信系统中。最后制作了实物并测试,测试结果与仿真结果进行对比后分析误差原因。

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