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1、 本科毕业设计（论文）矩形杆宽带交指型带通滤波器设计与仿真分析罗立燕 山 大 学里 仁 学 院2016年6月I本科毕业设计（论文）矩形杆宽带交指型带通滤波器设计与仿真分析学 院：里仁学院 专 业：通信工程 学生 姓名：罗立 学 号：121308061274 指导 教师：邢光龙 答辩 日期： 2016.6.19 燕山大学毕业设计(论文)任务书里仁学院： 专业(方向)： 电子工程系 学号121308061274学生姓名罗立专 业班 级通信四班题目题目名称矩形杆宽带交指型带通滤波器设计与仿真分析题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合
2、型（ ）。2.文管类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容HFSS（High Frequency Structure Simulator）是由美国Ansoft公司开发的三维电磁场仿真系统。采用切向分量的有限元方法，自适应网格剖分，可以求解任意三维射频、微波器件电磁场分布，计算辐射材料损耗。可直接得到微波传输系统特征阻抗、传播系数和S参数等，也可直接得到天线辐射方向图和特定吸收率等结果。广泛地应用于电磁场分析和微波、天线系统设计，是一种在电磁工程设计中常用的软件。本设计的主要内容是藉助于
3、HFSS，设计、分析矩形杆宽带交指型带通滤波器，主要分析带宽和结构之间的关系。基本要求1.学会使用HFSS软件。2.掌握微波段带通滤波器的设计基本原理和分析方法。3.应用HFSS分析微波段带通滤波器的特性。参考资料天线（antennas:for all applications third edition）,john D.karus Ronald J Marchefka著，章文勋 译，电子工业出版社，2004 微波技术与天线电磁波导行与辐射工程，殷际杰，电子工业出版社，2004 Ansoft HFSS基础及应用，谢拥军等编著，西安：西安电子科技大学出版社 2007；HFSS用户手册和参考书周
4、次 1 4周5 8周 9 12 1316周17 18应完成的内容查阅文献资料、了解和掌握课题研究背景和方法建立分析方法、确定软件实现方案、编制源程序软件调试，结果分析。编制设计文件，使用说明完成论文指导教师：邢光龙职称：教授 2016年 3 月5 日注：周次完成内容请指导老师根据课题内容自主合理安排。I摘要 摘要本文介绍了矩形杆交指型带通滤波器的原理和设计方法，根据交指型滤波器的设计原理获得矩形杆的自电容和互电容，利用计算机辅助设计工具结合图表得到滤波器的初始尺寸。利用HFSS软件设计滤波器的模型，实现一个 L 波段的八级滤波器的设计。并设定该滤波器的中心频率是为1.5GHZ, 相对带宽 W=
5、0.70,LAr= 0.10 dB。设置扫描频率为0.6 GHz-2.4 GHz。对于各个窗口以及参数的设定进行了详细的描述。通过对交指型带通滤波器3D模型的仿真分析，得到模型的收敛数据和S参数，模型达到了收敛标准，仿真所得结果与理论结果相符，仿真结果和理论结果吻合良好，证明了设计方法的可行性。关键词HFSS软件 ；带通滤波器 ；交指型带通滤波器AbstractThis paper gives the particular description of a theoretical analysis and practical design for rectangular-rod inter-d
6、igitalband-pass filter. First,the self-capacitance and mutual capacitance of the inter-digital band-pass filter is obtained in accordingwith the design theory of the inter-digital band-pass filter.Based on computer aided design,the parameters of filter are given. Using HFSS software design of the fi
7、lter model, implement a l-band changing the filter design. And set the filter center frequency is 1.5 GHZ, relative bandwidth W = 0.70, LAr = 0.10 dB. Set the scanning frequency of 0.6 GHz to 2.4 GHz. Of the set of parameters for each window as well as a detailed description. Through the pay type re
8、fers to the band-pass filter simulation analysis of 3 d models get convergence data and S parameters of the model, the model has reached the convergence criteria, Thesimulationresultshowsgoodagreementwiththeoreticalresult,whichprovesthemethodisvalid. KeywordsHFSS-software ; band-pass filter ; Cross-
9、finger-type band-pass filterI 目录 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 HFSS软件简介11.3 国内外滤波器的发展状况21.4 论文章节安排2第2章 带通滤波器的设计原理32.1 带通滤波器的分类32.2 带通滤波器工作原理32.3交指型带通滤波器设计原理及方案42.4本章小结6第3章 带通滤波器的设计过程73.1 交指型带通滤波器3D模型的设计73.1.1设置工具选项73.1.2在窗口建立新的项目83.1.3设置求解类型93.1.4建立滤波器的模型93.2 设计模型参数213.2.1边界显示213.2.2设计分析设置的参数2
10、23.2.3建立一个扫描频率233.2.4模型确认243.3本章小结25第4章 带通滤波器的仿真分析274.1仿真分析274.1.1对模型进行仿真分析274.1.2解析数据274.1.3建立仿真报告284.1.4创建电磁场覆盖图304.2本章小结32结论33参考文献34致谢35V 附录137附录243附录349附录455V 第一章 绪论 第1章 绪论1.1 课题背景微波滤波器是雷达系统，通信系统，测量系统必不可少的组成部分，同时也是最为重要，技术含量较高的微波无源器件，一般被用来分开或整合不同频段的信号。电磁波谱是有限的，且需按应用加以分配。微波滤波器具有选频功能，可以分隔频率，即通过所需的频
11、率信号，而抑制不需要的频率信号。 微波滤波器有许多种类，其中交指型带通滤波器是微波滤波器中一种比较常用的结构形。交指型带通滤波器的适用范围非常广泛，其相对带宽可以从窄带的1%一直变化到带宽的7%以上甚至更宽，其频带的变化范围可以从UHF到C波段。 交指型滤波器是指由平行耦合线谐振器阵交叉组成的结构，结构多用做慢波系统，但近来研究表明，它具有优良的带通特性，具有如下优点： （1）结构紧凑、可靠性高； （2）由于每个谐振器间的间隔较大，故公差要求较低，容易制造； （3）由于谐振杆长近似等于1/4,所以第二通带中心在3以上，其间不会有寄生响应； （4）既可以作成印刷电路形式，又可以作成腔体结构，用较
12、粗的杆作成自行支撑，而不用介质。 因此，交指型滤波器在电子系统，尤其是在通信技术及近代航空航天领域中被广泛使用。同时近年来随着计算机技术突飞猛进的发展，出现了一些实用的三维高频电磁场仿真软件，如美国Ansoft的HFSS。这些实用的仿真软件对于设计出的参数可以进行进一步的仿真、优化，以达到在实际加工中的准确性和一致性。 1.2 HFSS软件简介 HFSS（High Frequency Structure Simulator）是由美国Ansoft公司开发的三维电磁场仿真系统。采用切向分量的有限元方法，自适应网格剖分，可以求解任意三维射频、微波器件电磁场分布，计算辐射材料损耗。可直接得到微波传输系
13、统特征阻抗、传播系数和S参数等，也可直接得到天线辐射方向图和特定吸收率等结果。广泛地应用于电磁场分析和微波、天线系统设计，是一种在电磁工程设计中常用的软件。本设计的主要内容是藉助于HFSS，设计、分析矩形杆宽带交指型带通滤波器，主要分析带宽和结构之间的关系。1.3 国内外滤波器的发展状况 凡是有能力进行信号处理的装置都可以称为滤波器。在近代电信设备和各类控制系统中，滤波器应用极为广泛；在所有的电子部件中，使用最多，技术最为复杂的要算滤波器了。滤波器的优劣直接决定产品的优劣，所以，对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。 1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器，次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展
