2、毕业设计(论文)开题报告(学生用).doc

南 京 理 工 大 学毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：郭增旭学 号：0604210220专 业：电子信息工程设计(论文)题目：基于双面平行带线（DSPSL）的新型带通滤波器指 导 教 师:车文荃 年 月 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 74082005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述引言在射频通信系统中，无论发射机还是接收机都需要选择特定频率的信号进行处理，滤除其他频率的干扰信号。在射频通信系统中，通常都需要使用滤波电路用来分离有用的信号。按照处理信号的类型，滤波电路可以分为模拟滤波电路和数字滤波电路。在射频电路的设计中，主要涉及模拟滤波电路的设计，一般使用无源电路来实现；而数字滤波电路工作频率较低，一般要求使用数字处理电路，都需要利用有源电路来实现。1.带通滤波器简介模拟滤波电路分为低通滤波电路(LPF)、高通滤波电路(HPF)、带通滤波电路(BPF)和带阻滤波电路(BSF)。在较低的频率下(低于500MHZ)，可以采用集总器件进行滤波电路的设计。当信号频率较高时，电路寄生参数的影响不可忽略，就需要采用分布参数电路来实现滤波电路。使用微波传输线可以方便地构造分布参数的滤波电路，并且有很广泛的工程应用。微带滤波器广泛应用于射频和微波电路中。由于在平面制图和制版上的方便实用，且易于和别的电路集成，因此尽管微带的损耗大，Q值低，结构不易调整，其某些指标(如通带损耗和阻带衰减)较低于其他形式的滤波器，但是仍在毫米波频段得到了广泛的应用。微带线滤波器具有小尺寸，用光刻技术易于加工的特点，还能通过采用不同的衬底材料在很大的频率范围内应用。(1)半波长平行耦合微带线带通滤波器半波长平行耦合微带线带通滤波器是微波集成电路中广为应用的带通滤波器形式。其结构紧凑、第二寄生通带的中心频率位于主通带中心频率的3倍处，适用频率范围较大，用于宽带滤波器时相对带宽可达20%，其缺点为插损较大，同时谐振器在一个方向上依次摆开，造成滤波器在一个方向上占用了较大空间。人们在此基础上，又引申和发展了多种变形结构，如平行耦合线分裂环滤波器，应用阶跃阻抗谐振器的平行耦合微带线滤波器等。(2)发夹型滤波器发夹型滤波器是由发夹型谐振器并排排列耦合而成的，和平行耦合带通滤波器相比，其结构更为紧凑，在电尺寸较严格的场合，发夹型滤波器得到较为广泛的应用，其信号输入输出方式可采用抽头式和平行耦合式。(3)交指型滤波器交指型滤波器是由两个平行耦合线谐振器阵相互交叉组成的结构，具有良好的带通滤波器特性，他的谐振波长近似等于1/40，第二通带中心在30，其间不会有寄生响应。交指型滤波器在 = 0和 = 0的偶数倍上具有高次衰减极点，因而阻带衰减和截至率都比较大。交指型滤波器有终端短路和终端开路两种基本形式，前者适用于窄带而后者适用于宽带，以可做成印刷电路形式又可做成圆杆或矩形自撑式，还可以人为的加载电容来减小体积。(4)基于DSPSL的带通滤波器在射频通信系统中，对于系统集成而言，希望各部分功能电路性能达到设计标准的同时，结构上要求尽量紧凑。滤波器作为通信系统常用的功能电路，如何实现其结构的紧凑性一直是研究的热点。近年来，已有一些基于DSPSL结构的各类滤波器的报道，结合DSPSL结构特点可以得到很好的设计效果。但其结构往往不够紧凑，尺寸相对较大。Sun和Zhu利用DSPSL结构成功地设计出一种可加强阻带的小型化低通滤波器，通过DSPSL的导带偏移获得高阻抗特性，减小了电路尺寸，而同时又达到更好的阻带特性。DSPSL的结构概念首先由Wheeler于1964年提出，由于当时加工制造与理论上的不完善并未得到足够的重视，近十几年来，随着微波工程理论的不断完善，微波电路小型化集成化和可靠性的迫切需求，以及多层制造工艺的日渐成熟，DSPSL开始受到关注。双面平行带线(DSPSL)是一种微波平面平衡传输线，与其它平衡传输线相比，具有一系列的优点，因而非常适合与差分电路连接，同时它具有双平面传输的特点，可以有效地减小差分和平衡电路的面积，利于集成。2.带通滤波器的设计微波滤波器的技术指标因用途而异，归纳起来有以下几项。对于一个具体的微波滤波器来说，这几项技术指标不一定都要规定，可以根据滤波器的用途只规定其中几项。(l)截止频率：传输系数下降到3dB时的频率值。(2)通带内最大插入衰减：四端网络的插入衰减,既包括反射衰减也包括吸收衰减，但是微波滤波器的最大插入衰减有时单指反射衰减，而有时指反射衰减和吸收衰减的和。(3)带外插入衰减及相应的带外频宽：对于相同的带外频率来说，带外插入衰减越大，表示带外插入衰减频率特性曲线越陡。(4)寄生通带：由于微波滤波器采用分布参数元件，当频率增加超过某一数值时，这些元件的电抗和电纳不仅数值改变，而且正负符号也改变，原理上的等效电感(电容)变成等效电容(电感)，故在阻带中又会出现通带，即寄生通带。在设计微波滤波器时，应使寄生通带远离需要抑制的频带。(5)插入相移和时延频率特性：微波滤波器是一个四端网络，它的插入相移是频率的函数。插入相移与频率之比称为四端网络的延时。插入相移频率特性曲线的斜率称为群延时。在某些微波系统中，如对插入相移、时延或群延时频率特性有一定要求，则在滤波器技术指标中应有规定。我们根据广义切比雪夫综合理论和已知的各项指标来设计满足要求的滤波器。3.带通滤波器的仿真1)构造单腔，主要工作是利用HFSS本征模分析，调节谐振腔中加载电容的高度，优化谐振腔的尺寸，使本振模频率f0达到要求；2)保持该结构不变，设置输入输出结构以及输入输出线内、外径和输入、输出同轴线长度，优化仿真得到最优的输入输出端口位置及长度；3)建立整个滤波器的结构，在该滤波器结构实现中，经过软件优化选择滤波器方腔合适的尺寸，谐振腔体上盖上设置调谐螺钉来实现加载调谐电容，通过调节它的长度来实现谐振调谐。4.带通滤波器的调试1）将滤波器安装好，调节加载螺钉将每一个谐振零点都锁定在通带内，完成初调；2）进行微调，调节腔间的耦合螺钉将滤波器的带内特性调节至最佳状态；3）进一步调节加载螺钉，将谐振点的位置稍微移动，以达到最好的耦合，改善带内特性。如此重复几次将滤波器的性能尽可能的调节到最佳程度。5.DSPSL结构及特性各种微波传输线的材料不同，形状各异，所传输的电磁波的性质也不同。微波传输线从不同角度有各种不同的分类方法：按结构可分为封闭型(如规则金属波导、同轴线等)、半封闭型(如微带线)和开放型(如共面波导、鳍线等)；按传输波的类别可分为TEM波传输线(如平行双线、带状线、同轴线等)和色散波传输线(如规则金属波导、槽线等)；按所传输的信号形式可分为平衡传输线(如槽线、共面带线等)和非平衡传输线等。与其他放大电路结构相比，差分放大电路(本质上输出电压与两端输入电压之差成正比的放大电路)具有抑制零点漂移的良好特性，并且抗共模干扰能力较强。同时以平衡放大电路和平衡混频电路为代表的平衡电路具有诸多优点和良好的可靠性，已经被广泛地应用到无线通信系统中。因此，平衡传输线槽线(SL)和共面带线(CPS)越来越多地被应用于差分或平衡电路以提高电路性能。双面平行带线(DSPSL)作为另外一种平衡传输线，与SL和CPS相比有着显著的优点：l)易于实现高/低阻抗；2)与其他非平衡传输线之间的过渡简单，且可实现宽频带过渡。因而，DSPL可以更广泛地应用于RF/MW系统的设计中。Wheeler于1964年首先提出DSPSL结构，并利用数学分析保角映射法进行了初步的分析，此后Rochelle进一步完善了分析理论。但在过去几十年里，与SL和CPS相比，DSPSL由于其双面结构的原因很少被关注。DSPSL结构中两条彼此平行的金属导带被分别蚀刻在介质板的上下表面上。随着RF/MW制造工艺的不断提高和封装测试技术的日趋成熟，DSPSL由双面结构引发的设计与加工缺点已经可以被完全克服。同时，随着多层结构技术在微波系统中的大量应用，使得双层结构成为新的设计热点。参 考 文 献1 廖承恩. 微波技术基础. 第1版. 西安:西安电子科技大学出版社. 1994 2 陈世勇, 雷剑梅, 胡旭, 杨士中. 一种具有传输零点的Hairpin带通滤波器设计, 电路与系统学报，vol.10, no. 4, pp.145-147, Aug-20053 赵克玉, 许福永. 微波原理与技术. 第1版. 北京:高等教育出版社. 2006 4 许福永, 赵克玉. 电磁场与电磁波. 第1版. 北京:科技出版社. 2005 5 范博. 射频电路原理与实用电路设计. 机械工业出版社. 2006 6 李嗣范. 微波元件原理与设计. 人民邮电出版社. 1982 7 徐晓东. 微带线带通滤波器的研究. 武汉理工大学. 8 章晓卿. 微波带通滤波器小型化的研究和分形结构新型滤波器的设计. 华东师范大学. 9 Sheng Sun-and Lei Zhu. Stopband-Enhanced and Size-Miniaturized Low-Pass Filters Using High-Impedance Property of Off-set Finite-Ground Microstrip-Line. IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques. Sep. 2005, 53(9):2844-2850 10 J.-X. Chen, C.-H.K. Chin, and Q. Xue, “Novel power divider with fixed strip width using offset double-sided parallel-strip lines,” Microwave and Optical Technology Letters, vol.49, pp.1109-1111, May 200711 J. -X. Chen, and Q. Xue, “Dual-mode microstrip bandpass filter with spurious response suppression,” Microwave and Optical Technology Letters, vol.49, pp. 556-558, Mar. 2007 12 JIA-SHENG HONG, M.J.LANCASTER, Microstrip Filters for RF/Microwave Applications. John Wiley & Sons, lnc. 200113 Harold A. Wheeler. Transmission-Line Properties of Parallel Wide Strips by a Conformal-Mapping Approximation. IEEE Microwave Theory and Techniques. May 1964,12(3):280-289 14 Q. Xue, and J.-X. Chen, “Compact diplexer based on double-sided parallel-strip line,” Electronics Letters, vol.44, pp.123-124, Jan. 200815 Jia-Sheng Hong and M. J. Laneaster.Microstrip filters for RF/Microwave Applications. John Wiley&Sons，NewYork.2001 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：双面平行带线(DSPSL)是一种新型传输线,，具有与频率无关的差分特性和易于实现高阻抗的特点，以及紧凑的双面结构，使之成为一个重要的设计平台，可以为多层微波集成电路的发展提供可靠的平台，以及更为灵活多样的设计思路和方案。本项目以DSPSL为研究对象，开展深入的工作，在工程上争取有更好的创新。主要解决的问题如下：（1）双面平行带线的特性分析（2）基于双面平行带线的带通滤波器的设计（3）DSPSL结构到微带的过渡设计（4）小型化和宽带设计方法的研究拟采取的主要研究手段：（1）理论分析方法，用以确定DSPSL带通滤波器的设计参数 （2）软件仿真优化，并对优化结果进行分析讨论。 毕 业 设 计（论 文）开