论文总字数：19482字

摘 要

微波滤波器是一种非常重要的微波选频器件，它的性能优劣会对整个微波电路产生十分重要的影响。微波滤波器通常应用在收/发信机的前端，用来滤除干扰信号。近年来，无线通信技术的飞速发展对滤波器的性能提出了更高的要求。电磁波的频谱变得越来越拥挤，因此人们希望滤波器有陡峭的边带和足够宽的阻带范围，同时还要满足小型化，易制造的特点。如果采用传统的低通滤波器实现陡峭的截止频率响应，通常需要很高的阶数。然而，滤波器阶数增加的同时也降低了滤波器的性能。因此，高性能，小型化是微波滤波器未来的发展趋势。

本文描述了阶跃阻抗发卡谐振器的等效电路模型，提出了一种利用阶跃阻抗发卡谐振器的紧凑型椭圆函数低通滤波器。通过理论分析和计算得到了微波滤波器的各个部分的微带线尺寸，最后采用微波仿真软件对发卡型低通滤波器进行了优化。该滤波器采用四个阶跃阻抗发卡谐振器级联的结构设计，具有陡峭的截止频率响应和比较宽的阻带范围。此外，这种滤波器还具有尺寸小，易制造等优点，可应用在很多微波系统中。

关键词：微波滤波器，小型化，高性能，阶跃阻抗发卡谐振器

Abstract

Microwave filter is a very important microwave frequency selective device. Its performance has a very important impact on the whole microwave circuit. Microwave filters are usually used at the front end of the receiver/transmitter to filter out interference signals. In recent years, the rapid development of wireless communication technology has put forward higher requirements for filter performance. The spectrum of electromagnetic waves is becoming more and more crowded. Therefore, it is hoped that the filter will have a steep edge band and a wide stopband range. At the same time, it will also satisfy the characteristics of miniaturization and easy fabrication. If the traditional low-pass filter is used, a high order is usually required to achieve a steep cut-off frequency response. However, the performance of the filter decreases as the order of the filter increases. Therefore, high performance and miniaturization are the future development trend of microwave filters.

A compact elliptic-function low-pass filter using microstrip stepped-impendance hairpin resonators and their equivalent-circuit models are developed. The microstrip line size of each part of microwave filter is obtained by theoretical analysis and calculation. The microwave simulation software is also used to optimize the design. The proposed filter only consists of four stepped impedance hairpin resonator using simple micro-strip line section. The filter is small in size, easy to manufacture, and meets the requirements of modern microwave circuits. It can be used in many microwave systems.

KEY WORDS: microwave filters, miniaturization, high performance, Stepped-impendance hairpin resonator

目 录

摘要……………….……………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract ………………...……………………………………………………………………………………..Ⅱ

1. 绪论…………………………………………………………………………………………….….…1

1.1 研究背景和意义……………………………………………..……….…………….…1

1.2 国内外研究现状…………………..…………………………………………………..1

1.3 本文主要内容和工作…………………………..……………………….…………….2

1. 微带滤波器的理论基础………………….………………………………….……….…3

2.1 滤波器原理……………………………………………………..…………….……….3

2.1.1 滤波器的分类………………………………….…………….……….………3

2.1.2 滤波器的主要技术指标………………………………….…….………….…5

2.1.3 滤波器网络的分析综合方法…………………………….………….…….…6

2.1.4 低通滤波器的归一化原型…………………………….……………...….…..8

2.1.5 微波滤波器的设计方法……………………………………………..….…..10

2.2 微带线传输的基本理论…………………………………………….………………..11

2.2.1 微带线的基本概念………………………………….……………………….11

2.2.2 微带线的基本性能参数………………………………….………………….11

2.2.3 奇偶模分析方法…………………………………………………………….13

2.2.4 微带线的设计方法……………………………………………………..…...13

2.3 本章小结……………………………………………………………………………..14

1. 基于阶跃阻抗发卡谐振器的低通滤波器设计……………………………………….15

3.1 阶跃阻抗发卡谐振器的基本理论……………………………………………..……15

3.2 滤波器设计…………………………………………………………………….………….……17

3.2.1 使用单个阶跃阻抗发卡谐振器的低通滤波器设计……………………….17

3.2.2 多级联阶跃阻抗发卡谐振器的低通滤波器…………………………….…20

3.3 本章小结…………………………………………………………………………..…22

第四章 总结与展望……………………………………………………………………..…...…24

4.1 本文总结………………………………………………………………………....…..24

4.2 本文的不足之处……………………………………………………………………..24

参考文献（References）…………………………………………………………………….…26

致谢….…………………………………………………………………………………………..27

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

我们知道，微波的频率范围在300MHz到300GHz之间。目前，微波频率带被人们划分的越来越精细，频谱资源变得越来越拥挤，多频率工作应用也越来越普遍，这就对器件的选频能力提出了更高的要求。在现代无线通信系统中，滤波器是一种十分重要的选频器件。滤波器可以让在一定频率范围内的信号通过，对其他频率的信号进行过滤和衰减，因此具有选频性。滤波器在整个通信电路中扮演着十分重要的角色。因此，滤波器性能的优劣常常会对后续通信系统产生十分重要的影响，对滤波器的性能研究是十分有必要的。

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