基于槽线结构的信号干涉带阻滤波器仿真研究

基于槽线结构的信号干涉带阻滤波器仿真研究收稿日期：2014-12-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（61101052）收稿日期：2014-12-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（61101052）作者简介：刘刚（1990—），男，安徽安庆人，硕士研究生，研究方向为微波电路设计、天线技术。通信作者：李霖，电子邮箱:lilin_door@。刘刚，李霖，肖阳，杨俊秀（浙江理工大学信息学院，杭州310018）摘要::提出了一种基于槽线结构的信号干涉带阻滤波器设计。相比于传统的微带结构滤波器，在阻抗比相等的条件下，槽线结构可以实现更高的特征阻抗。为了验证这一结论，分别设计了微带线结构与槽线结构的信号干涉带阻滤波器，两种结构滤波器的仿真结果表明，槽线结构的信号干涉带阻滤波器的滤波性能具有更大的优势。摘要重写：摘要应从研究目的、方法、结果、结论四方面展开。相比于传统的微带结构滤波器的设计方法，信号干涉技术具有结构简单和设计方便等优点。并且阻抗比相等时，使用槽线结构替换微带线能够实现更高的特征阻抗。通过理论公式的推导和3种结构的仿真对比，验证了阻抗比一定时，合适的阻抗分配能有效的改善滤波器的性能。最后，分别设计了微带线结构与槽线结构的信号干涉带阻滤波器，两种结构滤波器的仿真结果显示，槽线结构的通带性能、通带波纹及品质因数等指标明显优于微带线结构，阻带抑制提高了15.5%。因此，基于槽线结构的信号干涉带阻滤波器的滤波性能具有更大的优势。摘要重写：摘要应从研究目的、方法、结果、结论四方面展开。关键词:槽线；信号干涉；带阻滤波器；阻抗比中图分类号：TN713+.5文献标志码：A0引言信号干涉技术最早由M.K.Mandal等[1]和P.Mondal于2021年提出[1]，用来实现常规滤波结构难以获得的宽带滤波特性。信号干涉法的基本原理是构建多条从源端到负载端的信号传输路径，通过多条传输路径信号的相互作用，产生由传输零点和传输极点构成的滤波响应。相比传统的滤波器技术，基于信号干涉技术实现的滤波器由于不需要引入谐振器，所以具有结构简单和设计方便的优点，也便于实现各种宽带结构，所以这种技术从提出以来便引起了许多业内人士的关注。文献[2]提出了一种带阻滤波器设计，设计中使用两根不同的传输线并联来实现带阻和传输零点，且易于制作；文献[3]提出了一种低通滤波器设计，其结构是采用三根不同的传输线并联，表现出了良好的抑制水平；文献[4-7]给出了几种不同的带通滤波器设计，均实现了超宽频通带响应，且电路面积较小，易于集成。上述文献中的滤波器均是基于信号干涉技术进行设计的，这种方法结构简单，表现出了良好的滤波性能。然而，迄今为止，这些文献中的设计采用的传输线都是微带线。尽管微带线具有结构简单、易于集成的优点，但它难于实现高特征阻抗的传输线。而在信号干涉滤波器的设计中，在传输线的特征阻抗比相同时，高特征阻抗通常会获得阻带抑制加大、通带损耗减小等优异性能。这就使得微带线结构难以充分发挥信号干涉滤波器的性能优势。相比微带线，槽线既可平面集成，又可实现较高的特征阻抗。理论上讲，采用槽线构建信号干涉滤波器，可充分发挥槽线的高特征阻抗的优点，能有效实现信号干涉滤波器的性能。基于这一思想，本文利用经典的信号干涉拓扑，对槽线结构的信号干涉滤波器做了研究。理论分析和设计结果均表明，相比微带结构，槽线结构的信号干涉滤波器的阻带抑制、通带匹配等多项性能有明显改善。1信号干涉带阻滤波器分析图1是信号干涉滤波器的经典拓扑。该结构由两根不同微带线并联而成，其特征阻抗分别为Z1,Z2；相应的电长度在中心频率f0分别为。假设整个传输线模型的损耗为零，基于图1的并联结构，可推导出：1信号干涉带阻滤波器分析图1信号干涉滤波器的经典拓扑图1是信号干涉滤波器的经典拓扑。该结构由两根不同微带线并联而成，其特征阻抗分别为Z1,Z2；相应的电长度在中心频率f0分别为。图1信号干涉滤波器的经典拓扑（1）根据以下微波矩阵的转换方程：（2）其中：Y0为端口的特征导纳。进而假设传输线损耗为零，则可求出并联传输线结构该结构的散射参数S21为:（3）(1)其中：Z0为端口的参考阻抗。由公式（31）可以求出当阻抗比时，图1的结构将出现两个传输零点（传输零点即S21=0）。令S21=0，化简后且在传输零点频率点fz处有：（42）信号干涉的基本思想，就是利用传输零点引入的带馅，实现常规滤波器无法实现的宽带带阻。而宽带带阻的性能则取决于传输零点的位置和零点间的抑制。由公式（42）可知，传输零点的位置由传输线的特征阻抗比K文中的变量要用斜体，下同决定。若K固定，则传输零点的分布不变。而在K确定后，选择合适的阻抗分配则会对滤波器的其他性能产生影响。文中的变量要用斜体，下同图2给出了K值相同的三组信号干涉结构的响应曲线对比。三组结构的模型均如图1所示，且所用的传输线电长度在中心频率2GHz处均为90°和270°。分别以实线、带状线、点状线代表了三种结构的仿真结果。图中所标注的S11表示回波损耗，S21表示插入损耗。结构一的特征阻抗分别为73.5Ω（90°）、77Ω（270°）；结构二的特征阻抗分别为105Ω（90°）、110Ω（270°）；结构三的特征阻抗分别为125Ω（90°）、131Ω（270°）。图中坐标轴用中文表示图中坐标轴用中文表示图2K固定，3三种结构滤波器仿真结果对比从图2的曲线可以得出以下结论：a1）如图2所示，结构三的阻带抑制比结构二和结构一分别提高了5.1%、18.8%，这表明高特征阻抗可有效提高阻带抑制；2b）在通带特性上，可以看出高特征阻抗可有效降低S11，改善匹配，并减小通带损耗。总而言之，在阻抗比相同的情况下，提高特征阻抗可以有效的改善滤波器的性能。2槽线结构的优点分析不同于常规的微带线，槽线也是一种可平面集成的传输线；它由介质板底部金属层蚀刻出的槽缝构成[8]。槽线的电磁场集中分布在槽口处，同等条件下，槽线的电力线与磁力线要比微带线多。对于有效介电常数，槽线比传统的微带传输线要低15%左右。使用相同的介质板，槽线可实现的特征阻抗要比微带线大。而且槽缝越宽，槽线的特征阻抗会越大。由以上分析，若将槽线结构与信号干涉技术相结合，既能保证信号干涉滤波器的实现，又可充分发挥槽线的高特征阻抗的优点，以改善滤波器的整体性能。此外，槽线还可以阻止直流信号的通过。3信号干涉带阻滤波器的设计根据上述分析，本文在厚度25mil，介电常数为10.2的介质板上以3GHz为中心频率，分别设计了微带线结构和槽线结构的信号干涉带阻滤波器。在两个电路的设计中，我们采用的特征阻抗比均为1.045。微带滤波器的设计中，我们给出的最大特征阻抗为94欧姆，对应的线宽为0.1毫米，这已经是目前国内PCB行业所能提供的最小线宽。而槽线的最大特征阻抗为115欧姆，对应的槽宽为0.61欧姆，而这还远没达到槽线特征阻抗的极限。如图3（a）所示，微带信号干涉滤波器模型由两根微带传输线并联构成，并通过两根50欧姆Ω传输线实现馈电。本次设计使用的微带线参数为：Z11=90Ω（90°），Z12=94Ω（270°）。最终结构的物理尺寸为：L0=5mm，L1=2.5mm，Wl1=0.12mm，L2=12.5mm，Wl2=0.1mm。图3（b）给出了槽线滤波器的外形。介质板反面的两根并联槽线的特征阻抗分别为Z21=110Ω（90°），Z22=115Ω（270°）。介质板正面同样采用两条50欧姆Ω传输线实现馈电，并通过打孔实现与底部槽线的过渡。需要注意的是，在过渡带附近，我们引入了梯形结构以改善两种传输线的过渡性能。最终电路的物理尺寸为：S0=6mm，S1=4.6mm，Ws1=0.55mm，S2=18.5mm，Ws2=0.61mm，L3=2.6mm，W3=1.6mm。（a）微带线型信号干涉带阻滤波器（b）槽线结构信号干涉带阻滤波器图3微带线与槽线结构对比（a）微带线型信号干涉带阻滤波器图3取个图名图3取个图名（b）槽线结构信号干涉带阻滤波器HFSS仿真结果如图4所示，实线表示微带线结构的仿真结果，虚线表示槽线结构的仿真结果。两种结构的阻抗比相等且槽线结构的阻抗分配较高。由图4中的曲线可知：两组仿真所产生的零点的频率相似：微带线结构阻带内零点频率分别为2.73GHz，3.32GHz；槽线结构阻带内零点频率分别为2.66GHz，3.25GHz。两组零点频率均关于中心频率f0对称；阻带衰减均超过了20dB。就阻带性能而言，相比微带结构，槽线滤波器的阻带抑制有明显改善，提高了15.5%。从通带性能看，槽线结构的通带匹配性能明显优于微带结构，具有更小的通带波纹，特别是过渡带附近。就过渡带性能而言，槽线结构的过渡带的陡峭程度相比微带结构也有所改善。就品质因数而言，槽线结构的Q值（1.8）要大于微带线结构（1.5）。仿真结果表明：信号干涉带阻滤波器可由槽线结构来实现；并且槽线结构的信号干涉带阻滤波器相比微带结构具有更大的性能改善空间。坐标轴用中文表示坐标轴用中文表示图4微带线结构与槽线结构信号干涉带阻滤波器仿真对比4结语论本文对槽线结构的信号干涉带阻滤波器进行了研究，并将其与微带线结构信号干涉带阻滤波器对比。理论分析和仿真结果表明：采用槽线构建的信号干涉滤波器，充分发挥了其高特征阻抗的优点，滤波器的阻带抑制、通带匹配、阻带抑制、通带波纹、品质因数等多项性能得到了明显的改善；并有效的实现了信号干涉滤波器的性能。参考文献[1]MandalMK,MondalP.Designofsharp-rejection,compact,widebandbandstopfilters[J].IETMicrowaves,Antennas&Propagation,2021,2(4):389-393.[2]MandalMK,SanyalS.Compactbandstopfilterusingsignalinterferencetechnique[J].ElectronicsLetters,2021,43(2):110-111.[3]Sánchez-SorianoMA,HongJS.Reconfigurablelowpassfilterbasedonsignalinterferencetechniques[C]//MicrowaveSymposiumDigest(MTT),2021IEEEMTT-SInternational.IEEE,2021:1-4.[4]Gomez-GarciaR,Sanchez-RenedoM,JarryB,etal.Aclassofmicrowavetransversalsignal-interferencedual-passbandplanarfilters[J].MicrowaveandWirelessComponentsLetters,IEEE,2021,19(3):158-160.[5]SunS,ZhuL,TanHH.Acompactwidebandbandpassfilterusingtransversalresonatorandasymmetricalinterdigitalcoupledlines[J].MicrowaveandWirelessComponentsLetters,IEEE,2021,18(3):173-175.[6]Sanchez-SorianoMA,BronchaloE,Torregrosa-PenalvaG.CompactUWBbandpassfilterbasedonsignalinterferencetechniques[J].MicrowaveandWirelessComponentsLetters,IEEE,2021,19(11):692-694.[7]FengW,CheW,ShiS,etal.Highselectivitywidebandbandpassfilterbasedontransversalsignal-interactionconceptsandT-shapedstructure[J].MicrowaveandWirelessComponentsLetters,IEEE,2021,22(11):562-564.[8]许文渊.基于槽线结构的小型化微波无源元件研究[D].南昌：华东交通大学,2021.ABand-stopFilterUsingtheSignalInterferenceTechniqueBaseontheSlotline

StructureLIUGang，LILin，XIAOYang，YANGJun-Xiu(CollegeofInformationandElectronics,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310018)AbstrateAbstract:

Signal

interference

technique

has

the

evident

advantage

of

simple

structure

and

easy

fabrication

compared

with

the

traditional

microstrip

filters.

Besides,

higher

characteristic

impedance

can

be

achieved

by

replacing

microstrip

with

the

slotline.

As

illustrated

in

the

paper,

the

frequency

response

of

the

signal-interference

filter

can

be

improved

evidently

by

utilizing

the

high

characteristics

impedance

of

the

slot-line,

the

theoretical

analysis

and

the

simulation

comparison

of

the

three

proposed

structures

is

provided.

Finally,

to

verify

the

correctness

of

the

analysis,

the

band-stop

filters

based

on

microstrip

line

and

slot-line

are

designed

respectively.

The

comparison

of

the

simulated

results

demonstrate

the

improved

passband

response

and

higher

quality

factor

of

the

slot-line,

moreover,

the

stopband

rejection

is

enhanced

by

15.5%.

The

achieved

results

indicate

the

great

advantage

of

the

slot-line

over

microstrip.Thedesignofaband-stopfilterusingthesignalinterferencetechniquebasedontheslotlinestructureispresentedinthispaper.Asillustratedinthepaper,boththestopbandandthepassbandperformanceofthesignal-interferencefiltercanbeimprovedevidentlybyutilizingthehighcharacteristicsimpedanceoftheslot-line.Toverifythisconclusion,twosignal-interferencefilterswiththesameimpedanceratiobasedonmicrostripandslot-linearedesignedrespectively.Thecomparisonofthes-parametersofthetwofiltersdemonstratethegreatadvantageoftheslot-lineovermicrostrip.Keywords:slotline;signalinterference;band-stopfilter;impedanceratio

咖啡店创业计划书第一部分：背景在中国，人们越来越爱喝咖啡。随之而来的咖啡文化充满生活的每个时刻。无论在家里、还是在办公室或各种社交场合，人们都在品着咖啡。咖啡逐渐与时尚、现代生活联系在一齐。遍布各地的咖啡屋成为人们交谈、听音乐、休息的好地方，咖啡丰富着我们的生活，也缩短了你我之间的距离，咖啡逐渐发展为一种文化。随着咖啡这一有着悠久历史饮品的广为人知，咖啡正在被越来越多的中国人所理解。第二部分：项目介绍第三部分：创业优势目前大学校园的这片市场还是空白，竞争压力小。而且前期投资也不是很高，此刻国家鼓励大学生毕业后自主创业，有一系列的优惠政策以及贷款支持。再者大学生往往对未来充满期望，他们有着年轻的血液、蓬勃的朝气，以及初生牛犊不怕虎的精神，而这些都是一个创业者就应具备的素质。大学生在学校里学到了很多理论性的东西，有着较高层次的技术优势，现代大学生有创新精神，有对传统观念和传统行业挑战的信心和欲望，而这种创新精神也往往造就了大学生创业的动力源泉，成为成功创业的精神基础。大学生创业的最大好处在于能提高自己的潜力、增长经验，以及学以致用;最大的诱人之处是透过成功创业，能够实现自己的理想，证明自己的价值。第四部分：预算1、咖啡店店面费用咖啡店店面是租赁建筑物。与建筑物业主经过协商，以合同形式达成房屋租赁协议。协议资料包括房屋地址、面积、结构、使用年限、租赁费用、支付费用方法等。租赁的优点是投资少、回收期限短。预算10-15平米店面，启动费用大约在9-12万元。2、装修设计费用咖啡店的满座率、桌面的周转率以及气候、节日等因素对收益影响较大。咖啡馆的消费却相对较高，主要针对的也是学生人群，咖啡店布局、格调及采用何种材料和咖啡店效果图、平面图、施工图的设计费用，大约6000元左右3、装修、装饰费用具体费用包括以下几种。(1)外墙装饰费用。包括招牌、墙面、装饰费用。(2)店内装修费用。包括天花板、油漆、装饰费用，木工、等费用。(3)其他装修材料的费用。玻璃、地板、灯具、人工费用也应计算在内。整体预算按标准装修费用为360元/平米，装修费用共360*15=5400元。4、设备设施购买费用具体设备主要有以下种类。(1)沙发、桌、椅、货架。共计2250元(2)音响系统。共计450(3)吧台所用的烹饪设备、储存设备、洗涤设备、加工保温设备。共计600(4)产品制造使用所需的吧台、咖啡杯、冲茶器、各种小碟等。共计300净水机，采用美的品牌，这种净水器每一天能生产12l纯净水，每一天销售咖啡及其他饮料100至200杯，价格大约在人民币1200元上下。咖啡机，咖啡机选取的是电控半自动咖啡机，咖啡机的报价此刻就应在人民币350元左右，加上另外的附件也不会超过1200元。磨豆机，价格在330―480元之间。冰砂机，价格大约是400元一台，有点要说明的是，最好是买两台，不然夏天也许会不够用。制冰机，从制冰量上来说，一般是要留有富余。款制冰机每一天的制冰量是12kg。价格稍高550元，质量较好，所以能够用很多年，这么算来也是比较合算的。5、首次备货费用包括购买常用物品及低值易耗品，吧台用各种咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的费用。大约1000元6、开业费用开业费用主要包括以下几种。(1)营业执照办理费、登记费、保险费;预计3000元(2)营销广告费用;预计450元7、周转金开业初期，咖啡店要准备必须量的流动资金，主要用于咖啡店开业初期的正常运营。预计2000元共计： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：发展计划1、营业额计划那里的营业额是指咖啡店日常营业收入的多少。在拟定营业额目标时，必须要依据目前市场的状况，再思考到咖啡店的经营方向以及当前的物价情形，予以综合衡量。按照目前流动人口以及人们对咖啡的喜好预计每一天的营业额为400-800，根据淡旺季的不同可能上下浮动2、采购计划依据拟订的商品计划，实际展开采购作业时，为使采购资金得到有效运用以及商品构成达成平衡，务必针对设定的商品资料排定采购计划。透过营业额计划、商品计划与采购计划的确立，我们不难了解，一家咖啡店为了营业目标的达成，同时有效地完成商品构成与灵活地运用采购资金，各项基本的计划是不可或缺的。当一家咖啡店设定了营业计划、商品计划及采购计划之后，即可依照设定的采购金额进行商品的采购。经过进货手续检验、标价之后，即可写在菜单上。之后务必思考的事情，就是如何有效地将这些商品销售出去。3、人员计划为了到达设定的经营目标，经营者务必对人员的任用与工作的分派有一个明确的计划。有效利用人力资源，开展人员培训，都是我们务必思考的。4、经费计划经营经费的分派是管理的重点工作。通常能够将咖啡店经营经费分为人事类费用(薪资、伙食费、奖金等)、设备类费用(修缮费、折旧、租金等)、维持类费用(水电费、消耗品费、事务费、杂费等)和营业类费用(广告宣传费、包装费、营业税等)。还能够依其性质划分成固定费用与变动费用。我们要针对过去的实际业绩设定可能增加的经费幅度。5、财务计划财务计划中的损益计划最能反映全店的经营成果。咖啡店经营者在营运资金的收支上要进行控制，以便做到经营资金合理的调派与运用。总之，以上所列的六项基本计划(营业额、商品采购、销售促进、人员、经费、财务)是咖啡店管理不可或缺的。当然，有一些咖啡店为求管理上更深入，也能够配合工作实际需要制订一些其他辅助性计划。第六部分：市场分析2019-2021年中国咖啡市场经历了高速增长的阶段，在此期间咖啡市场总体销售的复合增长率到达了17%;高速增长的市场为咖啡生产企业带给了广阔的市场空间，国外咖啡生产企业如雀巢、卡夫、ucc等企业纷纷加大了在中国的投资力度，为争取未来中国咖啡市场的领先地位打下了良好的基础。咖啡饮料主要是指速溶咖啡和灌装即饮咖啡两大类咖啡饮