基于HFSS的Ku波段微带发夹线滤波器的设计

本科毕业论文(2016届)题目：基于HFSS的KU波段微带发夹线滤波器的设计学院：信息工程学院专业：电子信息工程专业学生姓名：年东亚学号：21206022033指导教师：何宁业职称（学位）：助教合作导师：孙剑职称（学位）：讲师完成时间：2016年5月15日成绩：黄山学院教务处制学位论文原创性声明兹呈交的学位论文，是本人在指导老师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）：年月日目录摘要...............................................................................................................................1英文摘要.......................................................................................................................21引言...........................................................................................................................31.1研究背景和意义...........................................................................................31.2国内外研究现状...........................................................................................31.3本文内容和结构安排...................................................................................42微带发夹线滤波器设计及原理...............................................................................42.1微带滤波器简介...........................................................................................42.2重要参数.......................................................................................................42.2.1耦合系数矩阵（内部耦合）....................................................................42.2.2外部品质因数（外部耦合）....................................................................52.2.3S参数.........................................................................................................62.3微带发夹线滤波器设计方案.......................................................................62.3.1设计目标....................................................................................................62.3.2设计原理....................................................................................................63软件仿真...................................................................................................................83.1设计步骤.......................................................................................................83.2结果及分析...................................................................................................84总结与展望.............................................................................................................104.1总结.............................................................................................................104.2展望.............................................................................................................10参考文献.....................................................................................................................11致谢.............................................................................................................................111基于HFSS的Ku波段微带发夹线滤波器的设计信息工程学院电子信息工程年东亚（21206022033）指导教师：何宁业（助教）合作导师：孙剑（讲师）摘要：随着通信技术发展的日益成熟，滤波器在通信技术中成为了不可缺少的器件，特别是微带滤波器在各电路网络中得到了广泛地应用。本设计以各谐振器间的耦合关系为基础，通过HFSS软件仿真实现一款Ku波段微带发夹线滤波器。关键词：耦合；Ku波段；发夹线2TheDesignofKuBandMicrostripHairpinLineFilterBaseonTheHFSSNianDong-yaDirector:HeNing-yeCo-Advisor:SunJian（SchoolofInformationEngineering，HuangshanUniversity，Huangshan，China，245041）Abstract：Withthedevelopmentofcommunicationtechnologymatures,filterhasbecomeanindispensabledeviceincommunicationtechnology,especiallythemicrostripfilterhasbeenwidelyusedinthecircuitnetwork.ThisdesignisbasedonthecouplingrelationshipbetweentheresonatorandbyHFSSsoftwaresimulationtoachieveaKubandmicrostriphairpinfilter.KeyWords：TheCouplingCoefficient；KuBand；HairpinLine31引言1.1研究背景和意义随着时代的前进和科技的进步，大千世界万物都在时时刻刻的变化着进步着，时代的前进和科技的进步都与通信息息相关。早在远古时期通信主要是依靠简单的语言、肢体动作和符号等方式来进行信息之间的交流。19世纪，电报、电话的发明让人与人之间通信距离拉近。到了20世纪，计算机的问世，将人们带入了互联网时代[1]，从此科技成为了全球发展的核心力量。任何技术的发展都需要及时的信息交流和反馈，所以通信技术在科技发展领域中占了不可忽视的地位。微波通信技术由于其高效率、远距离传输、频带宽、信息传输量大等优点[2]，在通信领域得到了大力的推崇，得到了空前的发展，并逐渐成通信领域的核心，同时对社会发展产生了深刻的影响。微带滤波器作为微波通信中不可缺少的核心器件，也得到了快速地发展，并受到全社会的青睐，应用范围十分广泛，例如航天科技、卫星通信、移动通信、互联网通信等各个领域。1.2国内外研究现状19世纪初，滤波器这一名词开始出现在了通信领域中。由国外学者W.P.Mason[3]发表的文章中进行微带滤波器研究。无源滤波器20世纪起从问世到发展成熟，60年代随着计算机产业的快速发展，G.L.Matthaei[4]在其专著中对微波滤波器的经典设计方法作出了较全面、系统的介绍，滤波器的发展被提到了一个新台阶，到70年代后期，拥有单片集成技术的滤波器已被研制出来并得到应用。80年代，开始了对各类新型滤波器的研究，学者们努力开发出高性能新型滤波器，并使其得到广泛的应用[5]。从90年代至今，根据各类产品而开发研制的不同类型的滤波器不断的出现在各个领域，直至今日对滤波器的研究一直在不断的进行中。在50年代后期，滤波器的成熟技术在我国也得到了广泛的应用。话路滤波器和报路滤波器[6]是当时最主要使用的滤波器。我国对滤波器的研究、生产和自身的应用等方面经过了半个多世纪的发展逐渐的跟上了国际发展的步伐，近年来我国在对于滤波器的微带领域的相关研究也取得了不错的进展，现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备，微波技术研究所的高峻和唐晋生[7]两位专家以微波段滤波器为主要研究对象，重点的介绍了微带滤波器的物理性能及未来应用前景。这也就意味着作为微波通信的核心，微带滤波器需要加快其发展速度以更好地适应社会需求[8]。经过了快一个世纪的极速发展，国内外对滤波器的研究达到了一个鼎盛的状态，在大多数微波电路中，最常见的就是微带滤波器了，微带滤波器因为其具有易于加工、体积小及成本低等特点，并且在与有源电路元件集成是契合程度非常高，此外由于微4带滤波器自身的属性[9]，现各国科学家通过改变不同的衬底材料从而实现微带滤波器可以在很大的频率范围内（从几百MHz到几十GHz）得到不同的应用，其中最为特殊的就是发夹型滤波器[10]。本文所研究的微带发夹线滤波器是通过改良半波长耦合微带线滤波器得到的一种高性能滤波器，具有结构紧凑、易于集成、较强的电性能等特点[11]。正因它有这些特点，才使得其在高密度高精度小尺寸的电路场合中得到了较为广泛的应用。1.3本文内容和结构安排本文主要是通过HFSS软件仿真设计了一款Ku波段微带发夹线滤波器，其通带谐振频率在15.8~16.2GHz之间，并且保持带外抑制，通过仿真得到微带线耦合矩阵及其他滤波器的基本参数[12]。第一章引言主要叙述了微带发夹线滤波器在通信领域中的研究背景及其意义，并且主要重点叙述了国内外滤波器的发展现状。第二章原理主要是介绍微带滤波器。简介微带发夹线滤波器设计要求及原理，并且对微带滤波器的几个重要参