物联网开题报告_基于多枝节加载谐振器的UWB带通滤波器设计.docVIP

西南科技大学毕业设计（论文）开题报告学 院 信息工程学院专业班级 物联网1102姓 名 林竹学 号 20115671题 目基于多枝节加载谐振器的UWB带通滤波器设计题目类型 设计开发1、 选题背景及依据1.1 选题背景 自2002年美国联邦通讯委员会（FCC）批准把3.1GHz到10.6GHz之间的频段分配给超宽带通信系统以来，对各种小型化，具有良好带内带外特性的超宽带滤波器的研究成为学术界及工业界的研究热点。文献2中提出了一种高通滤波器加低通滤波器级联方式实现超宽带滤波器。3中首次提出了基于多模谐振器的超宽带滤波器设计方法并被广泛运用。4-5中为了改善这种基于多模结构超宽带滤波器的高阻带特性，采用了多枝节加载的谐振器结构。同时还有其他结构如EBG结构6也被运用于带外特性的改善。此外，为了提高超宽。带滤波器的选择性，在7中提出了一种阶梯阻抗枝节加载的谐振器结构。1.2 选题目的及意义 为了同时满足超宽带滤波器的带外特性和选择性的要求，本文提出了一种新的多枝节加载谐振器结构设计思路并将其运用于超宽带滤波器设计之中。该结构通过在均匀半波长谐振器上各个谐振模式电压分布零点上加载枝节构成。基于这种枝节线加载谐振器设计方法，本文提出了分别提出了三枝节加载和五枝节加载的多模谐振器并运用其构造超宽带滤波器。该滤波器具有小尺寸，良好选择性和高阻带带宽等优点。1.3 国内外研究状况 美国在UWB的积极投入,引起欧盟和日本的重视,也纷纷开展研究计划。位于以色列的Wisair多次发表所开发的UWB芯片组。STMicro、Thales集团和摩托罗拉等10家公司和团体则成立了UCAN组织,利用UWB达成PWAN的技术,包括实体层、MAC层、路由与硬件技术等。PULSERS是由位于瑞士的IBM研究公司、英国的Philips研究组织等45家以上的研究团体组成,研究UWB的近距离无线界面技术和位置测量技术。日本在2003年元月成立了UWB研究开发协会,计有40家以上的业者和大学参加,并在同年3月构筑UWB通信试验设备。多个研究机构可在不经过核准的情况下,先行从事研究。新加坡科学家成功将超宽带技术的传输速率提高到每秒500兆位元。这是目前世界最快的超宽带传输速率。资讯通信研究院的这项成果已经打破英特尔缔造的每秒220兆位元(Mbps)的记录。 我国在2001年9月初发布的十五国家863计划通信技术主题研究项目中,首次将超宽带无线通信关键技术及其共存与兼容技术作为无线通信共性技术与创新技术的研究内容,鼓励国内学者加强这方面的研究工作。由于得到了信息产业部国家无线电监测中心、中国电子视像行业协会、北京邮电大学、中国科学院移动通信研究所以青岛海尔集团和上海环旭电子集团等部门和单位的大力支持,超宽带技术研究和产品的开发都得到了迅速的发展。以青岛海尔集团和上海环旭电子集团为代表的中国企业在产品开发以及市场化方面走在了世界的前列,与飞思卡尔半导体有限公司合作率先展示并推出了超宽带高清电视和家庭媒体中心等产品和系统,这标志着中国的企业在高新技术的应用开发领域正在迈向世界先进行列。1.4参考文献： 1 何欢，关于超宽带传输系统委员会的规则15部分修改,技术ET98-153fcc02-48，2002。 2 杨更可超宽带微带带通滤波器无线通信，2003。 3 属朱，超宽带（UWB）使用多模式谐振器的带通滤波器，2004。 4 李湖朱，紧凑的超宽带带通滤波器加载多个模式的谐振腔IEEE微波卷17，2007 。 5 问楚，改进的上阻带性能的紧凑的超宽带带通滤波器电子信件，卷442，2008。 6 S. W. Wong，EBG嵌入具有改进的上阻带性能的超宽带带通滤波器的多模式谐振器，2007。 7 周芳，阶梯阻抗存根加载谐振器UWB带通滤波器的设计，2009。 8 张波，IEEE微波无线组件卷20，2010 9 陈邦媛，射频通信电路M.北京:科学出版社,2003。 10 常君明,颜彬，数字通信原理.北京:清华大学出版社,2010。 11 孙鹏，单片射频收发器nRF905的原理与应用.电子制作，2008。 12 X.Y.Zhang,J.X.ChenandQ.Xue,“Dual-bandbandpassfilterusingstub-loadedresonators,”IEEEMicrowaveWirelessComponentsLetters,vol.17,no.8,pp.583-585,2007。 13 S. W. Wong and L. Zhu, “EBG-embedded multiple-mode resonator for UWB bandpass filter with improved upper-stopband performance,” 2007。 14 Q. X. Chu and S. T. Li, “Compact UWB bandpass filter with improved upper-stopband performance,” Electronics Letters, vol. 44, no. 12, pp. 742743, Jun. 2008。 15 C.L.Hsu,F.C.Hsu,andJ.T.Kuo,“Microstripbandpassfiltersforultra-widebandwirelesscommunications,”inIEEEMTT-SInt.Dig,Jun.2005。2、 主要研究（设计）内容、研究（设计）思想及工作方法或工作流程2.1 研究目标 本课题涉及滤波器工作原理和运用hfss/ads软件平台进行开发设计等相关专业知识和技能，对于学生在射频和微波方向的工程能力培养具有重要意义。采用3枝节和5枝节加载谐振器实现滤波器2.4GHz12GHz的超宽带性能。通过优化设计使滤波器具有较好的频率选择性，且具有平坦的带内时延。2.2 研究内容2.21 本文在开路支节线加载谐振器基础之上，提出了一种新型的基于阶梯阻抗枝节加载谐振器结构。通过传输线理论深入分析了基于阶梯阻抗枝节加载的三模、五模谐振器的谐振特性和零点特性。这种谐振器结构不仅能提供更多谐振频率控制自由度，而且能够在通带外产生传输零点，大大提高超宽带滤波器的选择性。这次分别将该三模、五模谐振器结构应用到超宽带滤波器的设计中。2.22，为了改善超宽带滤波器带外特性，本文分别从谐振器和耦合结构这两个角度出发，提出了一种具有谐波抑制特性的多枝节加载谐振器结构和一种弯折枝节加载平行耦合线结构。分别将该改进型谐振器结构和耦合结构运用于超宽滤波器设计，实现了高选择性，高阻带抑制特性的超宽带滤波器。2.3主要设计思想及工作流程：滤波器的功能就是允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，它实质上是一个选频电路。由电容、电感和电阻构成。滤波器设计，多是采用滤波器变换的方法加以实现。主要是通过对低通原型滤波器进行频率变换与阻抗变换，来得到新的目标滤波器。这次主要是采用3枝节和5枝节加载谐振器实现滤波2.4GHz12GHz的超宽带性能。2.31，半波长谐振器各个谐振模式的电压分所有奇模频率电压零点均通过对称中心。因此，中心加载枝节不影响任何奇模频率。同理，在各个各个偶模频率电压零点处加载枝节，也不会对相应偶模频率产生影响。如图1所示，我们在半波长谐振对称中心加载一段阶梯阻抗枝节，同时在四倍频电压零点处对称加载两端枝节。 图1 三枝节加载谐振器与各个谐振模式电压分部2.32，加载枝节线恰好位于四倍频f4的电压零点上，因此改变所加载枝节线长度时，对f4没有任何影响，而其他谐振模式随着枝节线增长而向低频移动。故采用这种电压分布零点加载枝节的方式，可以提高对谐振器各个谐振模式的可控性。三枝节的频率在500M3.66Hz.通过加载的阶梯阻抗枝节与对称加载开路枝节的结合，不仅可以实现通带的选择性，而且还可以通过抑制带外谐波，提高阻带带宽。加载3.1GHz10.6GHz。2.33, 在三枝节多加两个开路枝节，以获得更高阻带抑制的超宽带滤波器。如图2所示，通过前面的分析，我们可以得知，调节该枝节对f5不产生影响，同时也增加了谐振器对带外谐波抑制的自由度，在增加加载枝节后，由于增加了调节自由度，带外特性得到了明显的改善，估计20 dB抑制阻带从原来的18.5 GHz提高到了23 GHz。 图2，三枝节加载谐振器与各个谐振模式电压分布.2.34，实验与测试结果为了进一步验证设计的有效性，我们将优化后的五枝节加载超宽带滤波结构基片上进行加工。测试与仿真S参数以及时延特性，看仿真与测试结果结果是否具有良的吻合.2.35，总结 本文提出了一种新的枝节加载谐振器的设计思路并分别设计了两种多枝节加载谐振器运用于超宽带滤波器之中这些涉及到很多很多的知识点，都需要我去深入学习和研究。我相信，在我自己的努力下，在老师同学的帮助下，我一定可以完成这样的一个系统，将一件优秀的作品呈现在大家面前！三、毕业设计（论文）工作进度安排（1）2014年12月1日2015年3月15日：收集整理资料，查阅相关技术文档，撰写开题报告，准备开题答辩。（2）2015年3月16日4月1日：搭建系统框架，确定开发思路。（3）2015年4月2日4月30日：完成技术难题。（4）2015年5月1日5月10日：优化硬件，美化界面，增强软件操作的人性化。（5）2015年5月11日