微波濾波器的綜合、仿真和計算機輔助調(diào)試研究.pdf

1、在電磁環(huán)境日益復(fù)雜和頻譜范圍日益擁擠的今天，實現(xiàn)選頻和去噪等重要功能的微波濾波器有時會成為無線通信發(fā)展的瓶頸。隨著軍用無線通信和民用移動通信的快速發(fā)展，濾波器的結(jié)構(gòu)形式日益復(fù)雜，性能要求也日益提高，在此情況下，傳統(tǒng)的切比雪夫濾波器綜合理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的適用范圍已經(jīng)很難滿足設(shè)計要求，因此有必要研究具有有限傳輸零點的廣義切比雪夫濾波器的綜合理論與廣義優(yōu)化算法。此外，復(fù)雜結(jié)構(gòu)濾波器的計算機仿真與人工調(diào)試往往費時費力，工程中亟需有效提高濾波器

2、仿真優(yōu)化與后期調(diào)試的效率。針對上述問題，本文在微波濾波器綜合理論、電磁仿真優(yōu)化算法和計算機輔助調(diào)試等三個方面進(jìn)行了深入的理論與應(yīng)用研究，主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　 1.在濾波器綜合理論方面
　　 廣義切比雪夫濾波器是基于一種全耦合的等效電路模型，必須提取物理上可實現(xiàn)的耦合矩陣來應(yīng)用于器件的設(shè)計。
　　 首先，針對現(xiàn)有耦合矩陣優(yōu)化過程中目標(biāo)函數(shù)比較依賴于初始值的情況，提出了一種新的目標(biāo)函數(shù)，為加快目標(biāo)函數(shù)的

3、收斂，推導(dǎo)了其梯度運算公式。數(shù)值仿真結(jié)果顯示該函數(shù)對初始值不敏感而且優(yōu)化時間很短。為了方便工程應(yīng)用，開發(fā)了完整的濾波器綜合軟件，該軟件不僅包含了濾波器的理論綜合，還包含了常用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相似變換和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多種優(yōu)化方法。
　　 其次，提出了一種新的非對稱雙通帶濾波器的頻率變換公式，該變換公式可以隨意地在通帶間引入有限傳輸零點，解決了現(xiàn)有非對稱頻率變換中不能夠靈活控制通帶間阻帶隔離的問題，完善了雙通帶濾波器的頻率變換綜合理論。

4、>　　 最后，將公共腔結(jié)構(gòu)的雙工器綜合理論推廣到三工器甚至多工器，并且給出了詳細(xì)的綜合步驟。具有公共腔結(jié)構(gòu)的雙工器，無論是在結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性還是調(diào)試的方便性上都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)星型抽頭結(jié)構(gòu)的雙工器。該理論的推廣，也使得工程中設(shè)計三工器甚至多工器有了更好的選擇。
　　 2.在電磁仿真優(yōu)化算法方面
　　 針對漸進(jìn)空間映射算法參數(shù)抽取過程中緩慢和不唯一的缺點，提出了一種改進(jìn)型漸進(jìn)空間映射算法，該方法在參數(shù)抽取過程中采用統(tǒng)一的有理函數(shù)

5、模型，最終參數(shù)都是通過綜合得到，避免了參數(shù)擬合過程中時間漫長和提取模型不一致帶來的參數(shù)不唯一的缺點。同軸腔體濾波器的設(shè)計實例也驗證了該算法的有效性。
　　 系統(tǒng)地研究了商用仿真軟件的自動建模技術(shù)和場與路的協(xié)同仿真技術(shù)，開發(fā)了H面膜片濾波器、縫隙相控陣天線等結(jié)構(gòu)的自動建模程序，總結(jié)了自動建模程序開發(fā)的一般步驟和一些重要參數(shù)的設(shè)置。場與路協(xié)同仿真技術(shù)在H面膜片濾波器和小孔定向耦合器的成功應(yīng)用，也為以后更加復(fù)雜結(jié)構(gòu)甚至系統(tǒng)的仿真提供了

6、有價值的借鑒案例。
　　 3.在計算機輔助調(diào)試方面
　　 目前工程中大量濾波器的調(diào)試還是憑借人工手動調(diào)試，難以做到快速準(zhǔn)確的調(diào)試，這就限制了生產(chǎn)產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本。發(fā)展計算機輔助調(diào)試是提高微波濾波器生產(chǎn)效率和降低人力成本的一條捷徑。
　　 本文結(jié)合矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的自動測量技術(shù)和基于輸入反射系數(shù)零極點的計算機輔助調(diào)試技術(shù)，開發(fā)了計算機輔助調(diào)試軟件。該軟件成功地指導(dǎo)了調(diào)試人員對機械調(diào)諧濾波器的調(diào)試。目前國內(nèi)尚無相關(guān)