DGS 为基础的PCB 低通滤波器在国内也是研究的热点并有一定基础,但在实现陡峭滚降及低插损方面的研究成果还不多。而在以交叉耦合为基础的带通滤波器研究方面,国内也有一定的研究基础,相关研究所、高校在这方面投入了较大的人力物力。总体而言,尽管国内在PCB 滤波器方面已进行了一些有益探索,但相关理论探索还不够,同时面向工程应用的一些指标如近端高抑制度、低插损等也未能较好解决。
本课题中将继续从慢波加载角度对PCB 低通滤波器进行探索。而在以交叉耦合为基础的带通滤波器方面,如前所述,尽管国内已投入了较多人力物力,但这种结构的滤波器在包括传输零点的理论研究、带宽与耦合控制、降低带内插损等方面还有值得进一步研究的内容并有重要的学术意义和工程价值。
1.3研究思路与方法
具体而言,低通滤波器的研究内容与方法为:
1) 慢波加载机理与实现方式研究。在深入研究慢波理论的基础上,重点探索慢波加载的工作机理以及实际实现问题。研究中从理论出发,以深入探讨慢波特性的工作原理、工作机理为先导,最终过渡到慢波特性的实际实现,研究中还包括实现的可行性、鲁棒性等问题;
2) 慢波加载结构研究。这方面的研究是通过对慢波加载机理的深入探索,研制出若干新型的慢波结构,重点关注结构的慢波特性以及由此产生的滚降特性,研究中同时注意成本问题、可制造性、可靠性等工程实践问题;
3) 慢波加载在低通滤波器中的阻带滚降研究。这是将慢波加载理论、工作机理及其实现方式用于研制高性能PCB 滤波器的重要而关键一环。研究方法是基于前面1)、2)条的成功探索,在深入掌握慢波加载本质基础上,再结合微带滤波器的特点并结合工程应用中的关键指标,综合运用解析、数值等方法展开对其电特性和物理结构间的深入分析。研究中将从物理模型出发,以理论为指导,通过反复探索物理结构、物理模型同电特性间的关系并建立其联系,再借助相关优化理论、优化算法等,据以研制出适用于工程的具有近端高抑制特性的PCB滤波器拓扑结构。研究中将重点关注阻带滚降与实际实现的问题,此外,还注意物理结构的容差等工程问题;
4) 慢波加载后的低插损研究。在微波频段上,PCB电路损耗除了介质、辐射损耗外,导体损耗已不可忽略。减小导体损耗的措施除了导带镀金外,导体自身的损耗,尤其是尽量避免窄条导带是降低电路损耗的重要环节。对滤波器而言,其损耗还包括阻抗(或导纳)变换器同谐振器间的耦合损耗,而这种耦合损耗往往是造成滤波器通带插损大的根源。因而,探索合适的耦合结构,即找到优化的电路拓扑是研制低插损滤波器的核心。在这部分的研究将综合前面的研究成果并以此为基础,通过若干耦合结构的类比分析与优化研究,进一步将慢波加载与低插损有机的结合起来,得出具有工程指导意义的相关经验和结论,最终探寻出具有低插损高抑制的优化拓扑结构,给出经过优化的物理模型,并从实验角度进行验证。设计中将关注板材厚度变动、导带刻蚀精度等工程实际问题。
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