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基于基片集成波导与CSRR技术的三角形带通滤波器设计

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 多模SIW结构的研究现状

1.2.2 CSRR结构的研究现状

1.3 本文的主要研究工作及结构

第二章 微波滤波器设计的理论基础

2.1 引言

2.2 微波滤波器的基本模型与主要参数

2.2.1 滤波器的分类

2.2.2 滤波器的基本指标参数

2.3 微波滤波器的设计理论

2.3.1 传输函数

2.3.2 低通原型滤波器及Chebyshev响应的实现

2.3.3 微波滤波器的实现方法概要

2.4 本章小结

第三章 基片集成波导的基本理论与应用

3.1 引言

3.2 基片集成腔体

3.3 多模在SIW滤波器设计中的应用

3.4 CSRR结构

3.4.1 SRR/CSRR的基本原理分析

3.4.2 CSRR结构在SIW中的应用

3.4.3 多模SIW与CSRR的结合

3.5 本章小结

第四章 加载互补开口谐振环的双模SIW带通滤波器设计

4.1 引言

4.2 CPW与SIW之间低损耗超宽带过渡结构简介

4.2.1 CBCPW-SIW 过渡结构

4.2.2 过渡结构的仿真实例

4.3 带通滤波器的分析与设计

4.3.1 有金属通孔的双模基片集成波导腔体

4.3.2 腔体加载CSRR分析与设计

4.3.3 加载CSRR的SIW滤波器初始设计

4.3.4 SIW-CSRR滤波器的设计

4.3.5 仿真与测试结果

4.4 本章小结

第五章 基于三角形SIW腔体的带通滤波器设计

5.1 引言

5.2 三角形SIW腔体滤波器的应用

5.3 基于三角形SIW腔体的带通滤波器设计

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介

1.基本情况

2. 教育背景

3.发表学术论文

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摘要

对射频微波前端电路来说,滤波器是不可或缺的一部分,其参数直接影响整个前端电路的性能。人们对性能优良且结构紧凑的滤波器一直有旺盛的需求,故对滤波器的小型化与高性能方向的研究一直是研究的热点。在滤波器的发展过程中,基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)结构因其独特的结构和电磁特性引起了人们广泛的研究。其结构既如微带线结构质量轻、体积小、易加工且与平面电路集成方便又像传统波导一样辐射损耗小、功率容量大。与此同时,为实现SIW结构的进一步小型化,多模SIW技术被研究学者广泛研究和创新,人们取得了丰硕的研究成果。本文的主要研究工作就是把多模SIW技术与互补开口谐振环(Complementary Split Ring Resonators,CSRR)技术相结合并设计了性能优异的SIW带通滤波器。 首先,本文简要地介绍了微波滤波器设计的基本概念及基本设计方法,比如微波滤波器的分类依据、基本性能指标以及主要设计理论,其中以低通原型滤波器为设计滤波器的原始模型,简要介绍了其基本集总参数响应模型以及频率变换方法,同时简单介绍了滤波器的射频实现方法。 其次,本文介绍了SIW的基本结构和计算公式,并结合实例重点介绍了多模SIW滤波器的原理和设计方法。同时介绍了CSRR的基本原理以及其在SIW滤波器设计和多模SIW滤波器设计中的应用。这为后文设计SIW滤波器提供了重要思路。 最后,结合多模SIW技术、三角形SIW腔体技术和CSRR技术,我们设计了加载CSRR的双模SIW带通滤波器,通过在滤波器的腔体内引入微扰通孔移动谐振频点和在金属地面刻蚀CSRR,我们得到了性能优异结构紧凑的带通滤波器。同时我们利用三角形腔体构造了双层SIW滤波器。我们对所设计的滤波器加工出实物并测量优化,滤波器性能优异,结构紧凑,满足了设计要求。

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