高性能微带三通带滤波器设计

毕业设计（论文）诚信声明书 本人声明：本人所提交的毕业论文《分形贴片滤波器设计》是 本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的 无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；有关 教师、同学和其他人员对本文的写作、修订提出过并为我在论文中加 以采纳的意见、建议，均已在我的致谢辞中加以说明并深致谢意。 本论文和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者：（签字）时间：年月日 指导教师已阅：（签字）时间：年月日 西安电子科技大学 毕业设计（论文）任务书 学院机电工程学院专业测控技术与仪器 题目名称分形贴片滤波器设计 任务与要求 射频前端是全球移动通信系统(gsm)、全球定位系统(gps)等现代通信系统 的关键部分之一,这些部件都离不开射频滤波器。射频前端的滤波器包括发送滤波 器和接受滤波器，与天线一起完成

文章提出了一种基于分支线加载谐振器的三频带通滤波器的设计方法。通过理论分析和全波仿真发现,提出的分支线加载谐振器的奇偶模谐振频率均可以灵活的加以控制。基于这种新型的谐振器,设计了一个三频带通滤波器,该滤波器具有很小的插入损耗和很好的选择性。提出的设计与实验测试结果基本吻合。

针对微带发夹滤波器高端抑制度低的问题,提出了一种由短截线和发夹级联带通滤波器,该滤波器实现抑制谐波信号和改善了高端阻带的抑制能力。通过理论和工程实验进行验证,同时采用先进设计系统(ads)软件设计了一种工作于c频段的通带为5.0~5.5ghz的微带带通滤波器。实测结果与仿真结果基本吻合,达到了设计要求。

为消除x波段雷达海杂波图像谱中非海浪能量,设计了色散关系带通滤波器(drbf).其带宽由测量海域主导波波数和估计的最大相对流速共同确定.根据主导波波数调节滤波器带宽,能使算法较好地适应海浪的特点;drbf带宽由估计的最大流速调节,解决了传统上依赖实测流速构造drbf不准确的问题.使用岸基实测雷达图像实验,将drbf提取海浪谱反演得到的有效波高与现场传感器获得的有效波高进行比较,两者具有很高的相关性和很小的误差,可见设计的drbf具有良好的性能和较高的可行性.

简要介绍了微带抽头线发夹型滤波器设计理论,详细阐述了如何利用ads软件来设计、仿真和优化微带抽头线发夹型带通滤波器。结合具体实例验证了用cad软件设计微带带通滤波器的可行性。

提出一种新型螺旋谐振带阻滤波器的设计.通过hfss仿真软件,结果显示这种带阻滤波器具有较宽的阻带;同时也对这种矩形螺旋谐振带阻滤波器进行了改进,使其制作简单且具有更加紧凑尺寸,很方便在集成电路中使用.仿真结果也显示了它具有更好的性能.

在输入侧将矩阵变换器等效为一个buck型pwm整流器,推导出了采用lc滤波器的矩阵变换器输入电流与输出电流及输入电压之间的传递函数关系。给出了输入滤波器中的电感及电容参数选择方法。分析表明若输入滤波器仅采用lc电路将导致谐振频率附近输入电流振荡,引起系统不稳定。给出了一种带阻尼的输入滤波器的设计方法并进行了仿真验证。同时分析了矩阵变换器的电磁传导发射emi特性,指出工业化的矩阵变换器需要加装emi滤波器。

为防止陆地uhf频道的信号到达卫星dbs调谐器并降低其灵敏度,在机顶盒的输入端需要使用高通滤波器。在分析卫星电视信号和陆地信号的基础上,给出了适合卫星dbs调制器的滤波器的性能指标;应用matlab中的fdatool,设计出了符合指标要求的的iir高通滤波器,给出了幅频和相频响应曲线。仿真结果表明,设计结果的各项性能指标达到要求,且设计过程简便易行。

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为了在瞬变压力检测中提高响应速度,减少硬件的复杂性,节约成本,采用传统的网络分析与综合技术相结合方法,基于压力传感器动态特性,用激波管产生激波模拟压力瞬变情况,建立压力传感器的数学模型,进而设计出模拟滤波器.该滤波器改善了原测试系统的响应特性,缩短了响应时间,能够对瞬变压力做出瞬间判断.

对强磁场装置电源所需的有源直流滤波器adf(activedcfilter)进行了设计,利用脉宽调制(pwm)及并联有源滤波技术提出了新的滤波方案。给出了系统结构并对工作原理进行了说明,论述了该系统的设计方法。根据其实际负载特性,通过检测负载端电压,利用电流的pwm控制技术产生所需电流,通过对负载侧的滤波电容进行充、放电调整负载端电压,从而实现负载电流的低纹波。基于传递函数建立了该系统的数学模型,并对控制系统进行了详细的分析,分析表明该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。最后,给出了仿真结果,验证了该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显。

分数延迟滤波器广泛用于语音处理,回声消除,多速率信号处理等方面。文中设计的fir可变分数延迟滤波器用于解决全数字接收机的时钟同步问题。首先用传统的加权最小平方误差方法设计出滤波器参数,然后通过遗传算法对参数进行优化并通过matlab仿真验证算法的有效性,仿真结果表明所设计的滤波器有很好的幅度特性和相位延迟特性。

设计了一种应用于数字音频的插值滤波器。该滤波器采用多相插值原理,硬件电路包括并行数据输入接口、8倍插值器、16倍采样保持电路,实现对输入音频信号(pcm码)的128倍过采样。滤波器电路由veriloghdl语言实现,利用synopsys提供的eda工具进行仿真、综合,并通过fpga验证,结果表明该电路能满足性能要求。

本文首先对开路边缘平行耦合微带带通滤波器的滤波特性进行了分析,接着使用微波仿真软件ads对其进行了仿真。仿真时根据设计指标用ads的优化功能对原理图进行多次优化,优化时注重对多个参数实行逐个优化,使得优化的速度更快。通过对一中心频率为3.05ghz带宽为3.3%的带通滤波器进行仿真,结果很好地满足设计指标。基于ads优化设计的滤波器克服了耦合微带滤波器的带宽偏离指定带宽和通带损耗过大的缺点。使用ads软件设计还可以避免传统设计过程的繁琐,需多次进行实验测试,耗费原材料等缺点。

直流滤波器是特高压直流输电工程直流场重要成套设备之一,笔者在总结前期特高压直流输电工程系统研究结论的基础上,研究分析了＋800kv特高压直流输电工程直流滤波器设计需要考虑的关键问题,包括滤波器形式,直流侧谐振,要考虑的典型故障;介绍了用于计算直流滤波器典型故障的模型和方法。以云广＋800kv特高压直流输电工程为例,对直流侧谐振进行了校核,对直流滤波器设备暂态定值进行了计算。研究结果表明,云广±800kv特高压直流输电工程直流滤波器设计是合理的,可满足直流系统安全可靠运行要求。

直流滤波器是特高压直流输电工程直流场重要成套设备之一,笔者在总结前期特高压直流输电工程系统研究结论的基础上,研究分析了+800kv特高压直流输电工程直流滤波器设计需要考虑的关键问题,包括滤波器形式,直流侧谐振,要考虑的典型故障;介绍了用于计算直流滤波器典型故障的模型和方法。以云广+800kv特高压直流输电工程为例,对直流侧谐振进行了校核,对直流滤波器设备暂态定值进行了计算。研究结果表明,云广±800kv特高压直流输电工程直流滤波器设计是合理的,可满足直流系统安全可靠运行要求。

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为了实现三带通滤波器的小型化、高边缘选择性、通带独立可调以及电路设计简单化,提出了一种具有高选择性的三通带滤波器(bpf)设计方法.该滤波器基于中间层插入导体平面的双面平行带线,由分别位于顶层和底层的2个谐振器组成,并由它们谐振产生3个不同的通带,第1和第3个通带的频率由顶层的枝节加载型阶跃阻抗谐振器控制,第2个通带的频率由底层的半波长谐振器控制;顶层谐振器采用交叉耦合结构以产生传输零点,提高滤波器的边缘选择性.最后设计加工了一个工作在2.38、3.40和5.15ghz的三通带滤波器并进行了实验,实验结果和仿真结果吻合良好,从而验证了文中所提设计方法的有效性.

文中首先通过单位圆相位影射的方式推导出任意正交变换下全相位信号处理的数学表达式,并画出系统实现原理图和带双窗的全相位正交变换域处理图。基于全相位数字滤波器,本文设计并实现了频域自适应滤波器,对加噪信号进行n次全相位频谱归一化处理,并递归设置幅值为1的频点而形成完整的传输特性,噪声的判断通过单次谱分析和全相位谱分析的均值和方差特性来进行。实验中,对于淹没在强噪声中的信号进行了全相位自适应滤波,结果表明,对于整倍频率分辨率信号可以无失真恢复。全相位自适应滤波恢复得到的信号信噪比提高0.8db左右,而且通过提高滤波器阶数n或进行频谱校正可以进一步提高恢复信号质量。

采用微带螺旋结构设计了一个多阻带螺旋滤波器。设计中选择了合适的等效电路模型，对微带电路的结构进行了仿真和优化。并根据优化结果制作并测试了多阻带螺旋滤波器。多阻带滤波器把特定频率的信号变弱，从而创建特定频谱，可应用于rfid标签的制作。

针对传统有源滤波器存在元件多、体积大、调试复杂、设计繁琐和滤波特性不好等缺点,提出了一种通用有源滤波器的设计方法。用滤波器芯片max275实现滤波功能,用单片机控制数字电位器,得到外围器件精确参数值。滤波器的各种参数用键盘设置,由lcd显示。试验数据表明,实现了2阶、4阶、6阶、8阶的低通带通滤波功能,可作为通用滤波器使用,提高了设计效率,具有较高的性价比和实用价值。

提出了一种基于横向型信号干扰的新型多传输零点的宽带带阻滤波器。通过采用终端加载一段四分之一波长开路传输线枝节的弯折型反耦合线与两段对称的半波长传输线开路枝节相并联的方式,在滤波器的阻带内引入了五个传输零点,并在通带内产生了四个反射零点,从而获得了陡峭的过渡带特性、宽阻带特性以及较好的阻带抑制水平。最终设计的宽带带阻滤波器中心频率为3ghz,20db衰减带宽可达106%。