多層結構濾波器優(yōu)化及濾波器與天線集成設計.pdf

1、隨著無線通信和電子技術的迅猛發(fā)展，無線通信系統(tǒng)中的電子設備都需要多功能、小型化和集成化。這就要求濾波器與天線具有小型化和多頻帶的特性，同時將濾波器與天線進行集成化設計。本論文結合各種無線通信系統(tǒng)的需要，圍繞小型化LTCC濾波器、小型化多頻天線、雙頻濾波器天線和濾波器天線的綜合設計等問題進行研究。作者的主要工作和創(chuàng)造性成果可以概括為：
　　1.對模糊算法模擬人的思維優(yōu)化設計LTCC濾波器進行了研究。利用專家信息和粗糙模型設計中獲得的

2、大量數(shù)值信息，建立模糊推理系統(tǒng)對精確模型進行優(yōu)化設計。并且將模糊算法與HFSS仿真軟件相結合，成功的實現(xiàn)了最優(yōu)化方法與電磁仿真軟件的無縫鏈接。利用該方法優(yōu)化設計了一款工作在4.15-4.85GHz的LTCC濾波器，計算和實驗結果表明此方法具有很好的實用性。
　　2.將天線設計中最基本的兩種結構—單極子與環(huán)，結合起來實現(xiàn)了雙頻特性。對單極子與環(huán)天線的輸入阻抗進行了深入的分析，發(fā)現(xiàn)這兩種天線在低于諧振頻率處的輸入電抗呈互補特性。因此利

3、用在單極子頂部加載環(huán)形結構，實現(xiàn)了天線的小型化，同時天線的阻抗帶寬并沒有減小，增益與輻射效率反而有略微的改善。仿真和測試結果吻合良好。
　　3.對小型化雙通帶帶通濾波器和小型化雙頻天線的集成設計進行了研究。設計了一款小型化雙頻濾波器天線。通過對濾波器與天線之間的微帶線長度和寬度進行優(yōu)化設計，可以使濾波器天線在兩個頻段內(nèi)的阻抗匹配良好。
　　4.研究濾波器與平面印刷單極子天線的綜合設計。利用耦合帶通濾波器綜合的方法，設計了一款

4、印刷單極子濾波器天線。針對綜合設計的耦合線，線間距過小難以加工的缺點，將DGS引入濾波器的設計中，成功的解決了這一問題，設計了一款基于DGS的印刷單極子濾波器天線。這種濾波器天線實現(xiàn)了濾波器與天線的集成化、小型化設計，天線在起輻射作用的同時，也是濾波器的一個諧振單元。從整體性能上看，濾波器天線的反射系數(shù)與增益曲線分別類似于濾波器的回波損耗與插入損耗曲線，這說明濾波器天線即具有天線的功能，也具有濾波器的功能。
　　5.研究微帶型濾波

5、器與天線的集成設計。利用在圓形貼片上開約四分之一波長的開口，并將開路傳輸線插入開口中，利用這種耦合結構的導納變換器將微帶天線和λ/2開路傳輸線連接起來，實現(xiàn)了二階濾波器天線的設計，其等效電路與二階耦合帶通濾波器的等效電路相同。運用耦合帶通濾波器綜合方法設計濾波器天線時，對天線的設計有嚴格的要求，這給天線的設計帶來了困難。研究發(fā)現(xiàn)在微帶天線與耦合線之間加入一段阻抗變換線，可以使微帶天線的設計得到簡化。該微帶天線在起輻射作用的同時，也充當著