微波濾波器的綜合、仿真和計(jì)算機(jī)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(shí)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?yàn)V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(jì)要求，因此有必要研究具有有限傳輸零點(diǎn)的廣義切比雪夫?yàn)V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(jì)算機(jī)仿真與人工調(diào)試往往費(fèi)時費(fèi)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(jì)算機(jī)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?yàn)V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(shí)現(xiàn)的耦合矩陣來應(yīng)用于器件的設(shè)計(jì)。
　　 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(yùn)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(diǎn)，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(jì)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(diǎn)，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(diǎn)。同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例也驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(diǎn)的計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試技術(shù)，開發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助調(diào)試軟件。該軟件成功地指導(dǎo)了調(diào)試人員對機(jī)械調(diào)諧濾波器的調(diào)試。目前國內(nèi)尚無相關(guān)