空間光調(diào)制器衍射特性匹配濾波器設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明書 本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文《分形貼片濾波器設(shè)計(jì)》是 本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的 無論以何種方式發(fā)布的文字、研究成果，均在論文中加以說明；有關(guān) 教師、同學(xué)和其他人員對(duì)本文的寫作、修訂提出過并為我在論文中加 以采納的意見、建議，均已在我的致謝辭中加以說明并深致謝意。 本論文和資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。 論文作者：（簽字）時(shí)間：年月日 指導(dǎo)教師已閱：（簽字）時(shí)間：年月日 西安電子科技大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器 題目名稱分形貼片濾波器設(shè)計(jì) 任務(wù)與要求 射頻前端是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(gsm)、全球定位系統(tǒng)(gps)等現(xiàn)代通信系統(tǒng) 的關(guān)鍵部分之一,這些部件都離不開射頻濾波器。射頻前端的濾波器包括發(fā)送濾波 器和接受濾波器，與天線一起完成

為消除x波段雷達(dá)海雜波圖像譜中非海浪能量,設(shè)計(jì)了色散關(guān)系帶通濾波器(drbf).其帶寬由測(cè)量海域主導(dǎo)波波數(shù)和估計(jì)的最大相對(duì)流速共同確定.根據(jù)主導(dǎo)波波數(shù)調(diào)節(jié)濾波器帶寬,能使算法較好地適應(yīng)海浪的特點(diǎn);drbf帶寬由估計(jì)的最大流速調(diào)節(jié),解決了傳統(tǒng)上依賴實(shí)測(cè)流速構(gòu)造drbf不準(zhǔn)確的問題.使用岸基實(shí)測(cè)雷達(dá)圖像實(shí)驗(yàn),將drbf提取海浪譜反演得到的有效波高與現(xiàn)場(chǎng)傳感器獲得的有效波高進(jìn)行比較,兩者具有很高的相關(guān)性和很小的誤差,可見設(shè)計(jì)的drbf具有良好的性能和較高的可行性.

作為一種獨(dú)特的濾波器形式,跨阻濾波器在集成電路中起著重要作用.基于lc原型電路,提出了一種跨阻型集成帶阻濾波器的設(shè)計(jì)方法.首先用狀態(tài)變量表示lc元件變量關(guān)系,然后將關(guān)系式表示成信號(hào)流圖形式,用全差分放大器替換其中的積分部分,最后集成得到全差分有源跨阻帶阻濾波器.為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性,給出了六階chebyshev跨阻集成帶阻濾波器的設(shè)計(jì)過程及其hspice計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果.仿真結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的濾波器滿足設(shè)計(jì)參數(shù)要求,濾波性能良好.

提出了一種過?；刹▽?dǎo)(siw)腔體濾波器。介紹了只由單個(gè)過模siw腔體構(gòu)成的一階濾波器的原理。利用過模siw腔體中的基模實(shí)現(xiàn)模式交叉耦合,濾波器能產(chǎn)生一個(gè)位于通帶任一邊的傳輸零點(diǎn)(tz)。設(shè)計(jì)了一個(gè)由兩個(gè)過模siw腔體級(jí)聯(lián)成的二階濾波器,該濾波器能產(chǎn)生兩個(gè)傳輸零點(diǎn)。為了改善濾波器的阻帶性能,使用了非相似諧振器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)寄生抑制。此外,阻帶性能也可以通過增加基模諧振器的數(shù)量來改善。設(shè)計(jì)并制造了含有兩個(gè)過模siw腔體的二階和三階濾波器,仿真與測(cè)試結(jié)果吻合。

文中首先通過單位圓相位影射的方式推導(dǎo)出任意正交變換下全相位信號(hào)處理的數(shù)學(xué)表達(dá)式,并畫出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理圖和帶雙窗的全相位正交變換域處理圖?；谌辔粩?shù)字濾波器,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了頻域自適應(yīng)濾波器,對(duì)加噪信號(hào)進(jìn)行n次全相位頻譜歸一化處理,并遞歸設(shè)置幅值為1的頻點(diǎn)而形成完整的傳輸特性,噪聲的判斷通過單次譜分析和全相位譜分析的均值和方差特性來進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)中,對(duì)于淹沒在強(qiáng)噪聲中的信號(hào)進(jìn)行了全相位自適應(yīng)濾波,結(jié)果表明,對(duì)于整倍頻率分辨率信號(hào)可以無失真恢復(fù)。全相位自適應(yīng)濾波恢復(fù)得到的信號(hào)信噪比提高0.8db左右,而且通過提高濾波器階數(shù)n或進(jìn)行頻譜校正可以進(jìn)一步提高恢復(fù)信號(hào)質(zhì)量。

采用微帶螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一個(gè)多阻帶螺旋濾波器。設(shè)計(jì)中選擇了合適的等效電路模型，對(duì)微帶電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真和優(yōu)化。并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制作并測(cè)試了多阻帶螺旋濾波器。多阻帶濾波器把特定頻率的信號(hào)變?nèi)?，從而?chuàng)建特定頻譜，可應(yīng)用于rfid標(biāo)簽的制作。

針對(duì)微帶發(fā)夾濾波器高端抑制度低的問題,提出了一種由短截線和發(fā)夾級(jí)聯(lián)帶通濾波器,該濾波器實(shí)現(xiàn)抑制諧波信號(hào)和改善了高端阻帶的抑制能力。通過理論和工程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)采用先進(jìn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)(ads)軟件設(shè)計(jì)了一種工作于c頻段的通帶為5.0~5.5ghz的微帶帶通濾波器。實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

針對(duì)傳統(tǒng)有源濾波器存在元件多、體積大、調(diào)試復(fù)雜、設(shè)計(jì)繁瑣和濾波特性不好等缺點(diǎn),提出了一種通用有源濾波器的設(shè)計(jì)方法。用濾波器芯片max275實(shí)現(xiàn)濾波功能,用單片機(jī)控制數(shù)字電位器,得到外圍器件精確參數(shù)值。濾波器的各種參數(shù)用鍵盤設(shè)置,由lcd顯示。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,實(shí)現(xiàn)了2階、4階、6階、8階的低通帶通濾波功能,可作為通用濾波器使用,提高了設(shè)計(jì)效率,具有較高的性價(jià)比和實(shí)用價(jià)值。

提出了一種基于橫向型信號(hào)干擾的新型多傳輸零點(diǎn)的寬帶帶阻濾波器。通過采用終端加載一段四分之一波長(zhǎng)開路傳輸線枝節(jié)的彎折型反耦合線與兩段對(duì)稱的半波長(zhǎng)傳輸線開路枝節(jié)相并聯(lián)的方式,在濾波器的阻帶內(nèi)引入了五個(gè)傳輸零點(diǎn),并在通帶內(nèi)產(chǎn)生了四個(gè)反射零點(diǎn),從而獲得了陡峭的過渡帶特性、寬阻帶特性以及較好的阻帶抑制水平。最終設(shè)計(jì)的寬帶帶阻濾波器中心頻率為3ghz,20db衰減帶寬可達(dá)106%。

階梯阻抗諧振器高低阻抗微帶線直線連接,實(shí)現(xiàn)輸入輸出強(qiáng)耦合需要減小和方形環(huán)雙模諧振器之間的耦合距離,距離過小會(huì)造成實(shí)物加工困難。為此,提出了高低阻抗微帶線垂直連接且在連接處輸入輸出的方式,使高低阻抗微帶線都能與方形環(huán)諧振器耦合,且輸入和輸出也能耦合,加大了階梯阻抗諧振器和方形環(huán)諧振器的耦合以及輸入和輸出的直接耦合。仿真結(jié)果表明,該方法在提高濾波器性能的同時(shí)減小了電路尺寸。

配電網(wǎng)中的間諧波是引起電壓閃變的重要原因。針對(duì)上述問題,設(shè)計(jì)了基于巴特沃斯濾波器的并聯(lián)型有源濾波器,并以上海某港口配電系統(tǒng)的諧波狀況為實(shí)例進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)果表明:該有源濾波器能夠較好的濾除電網(wǎng)中的間諧波電流,抑制電壓閃變。證明了該方案合理,有效。

提出一種采用空間級(jí)聯(lián)可調(diào)諧光濾波器方式實(shí)現(xiàn)的oadm。該器件不但具有集成度高、體積小、插入損耗低、信道間插入損耗差異小的特點(diǎn),而且能夠在控制電路的作用下靈活選擇上下路波長(zhǎng)及其數(shù)量,為構(gòu)建靈活、高性能的wdm網(wǎng)絡(luò)提供了選擇。

介紹了一種新穎的微帶三模諧振器,由該諧振器構(gòu)成的微帶濾波器具有較寬的通帶以及較好的帶外抑制。對(duì)傳統(tǒng)的單模微帶環(huán)形諧振器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,使諧振器在通帶內(nèi)具有三個(gè)諧振點(diǎn),并且在通帶邊緣有四個(gè)對(duì)稱衰減極點(diǎn)。引入的階梯阻抗諧振單元使得微帶三模諧振器具有良好的帶外抑制。依據(jù)傳輸線原理對(duì)寬阻帶三模諧振器進(jìn)行了分析,并完成了中心頻率為1090mhz的寬阻帶帶通濾波器設(shè)計(jì)和加工,其實(shí)際測(cè)試結(jié)果與軟件仿真結(jié)果具有良好的一致性。

為防止陸地uhf頻道的信號(hào)到達(dá)衛(wèi)星dbs調(diào)諧器并降低其靈敏度,在機(jī)頂盒的輸入端需要使用高通濾波器。在分析衛(wèi)星電視信號(hào)和陸地信號(hào)的基礎(chǔ)上,給出了適合衛(wèi)星dbs調(diào)制器的濾波器的性能指標(biāo);應(yīng)用matlab中的fdatool,設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的的iir高通濾波器,給出了幅頻和相頻響應(yīng)曲線。仿真結(jié)果表明,設(shè)計(jì)結(jié)果的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到要求,且設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)便易行。

在輸入側(cè)將矩陣變換器等效為一個(gè)buck型pwm整流器,推導(dǎo)出了采用lc濾波器的矩陣變換器輸入電流與輸出電流及輸入電壓之間的傳遞函數(shù)關(guān)系。給出了輸入濾波器中的電感及電容參數(shù)選擇方法。分析表明若輸入濾波器僅采用lc電路將導(dǎo)致諧振頻率附近輸入電流振蕩,引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。給出了一種帶阻尼的輸入濾波器的設(shè)計(jì)方法并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。同時(shí)分析了矩陣變換器的電磁傳導(dǎo)發(fā)射emi特性,指出工業(yè)化的矩陣變換器需要加裝emi濾波器。

文章提出了一種基于分支線加載諧振器的三頻帶通濾波器的設(shè)計(jì)方法。通過理論分析和全波仿真發(fā)現(xiàn),提出的分支線加載諧振器的奇偶模諧振頻率均可以靈活的加以控制?；谶@種新型的諧振器,設(shè)計(jì)了一個(gè)三頻帶通濾波器,該濾波器具有很小的插入損耗和很好的選擇性。提出的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果基本吻合。

基于微帶方形環(huán)諧振器,采用一種新的微擾方式來實(shí)現(xiàn)奇偶模分裂,并對(duì)其模式分裂機(jī)制進(jìn)行分析。采用階梯阻抗微帶線結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輸入/輸出與雙模諧振器之間的強(qiáng)耦合,構(gòu)成了寬帶帶通濾波器。測(cè)試結(jié)果表明,該濾波器中心頻率為4.97ghz,通帶內(nèi)最小插損為1.33db,3db相對(duì)帶寬為24.75%,并且具有準(zhǔn)橢圓函數(shù)響應(yīng),改善了阻帶抑制特性。

提出了一種基于開關(guān)電容積分電路、用于多量子阱空間光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路的電流開關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過改變開關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及調(diào)整開關(guān)尺寸,在保持開關(guān)電容電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),克服了mos管開關(guān)非理想特性帶來的開關(guān)噪聲,提高了輸出精度。仿真結(jié)果表明,新型電流開關(guān)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將開關(guān)開啟、關(guān)斷造成的尖峰電流從幾十個(gè)微安降低到幾個(gè)微安,有效抑制了噪聲影響,極大地提高了輸出精度,完全符合多量子阱空間光調(diào)制器的要求。

為了在瞬變壓力檢測(cè)中提高響應(yīng)速度,減少硬件的復(fù)雜性,節(jié)約成本,采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分析與綜合技術(shù)相結(jié)合方法,基于壓力傳感器動(dòng)態(tài)特性,用激波管產(chǎn)生激波模擬壓力瞬變情況,建立壓力傳感器的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而設(shè)計(jì)出模擬濾波器.該濾波器改善了原測(cè)試系統(tǒng)的響應(yīng)特性,縮短了響應(yīng)時(shí)間,能夠?qū)λ沧儔毫ψ龀鏊查g判斷.

提出了一種使用t型結(jié)構(gòu)的緊湊型電感耦合濾波器,理論分析表明,使用這種由傳輸線中央加載容性電納的t型結(jié)構(gòu)來替代傳統(tǒng)傳輸線,在不影響濾波器響應(yīng)的同時(shí)可以有效地縮減濾波器的尺寸,獲得電路結(jié)構(gòu)的小型化?；谶@一原理,筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)三階切比雪夫型電感耦合帶通濾波器,仿真結(jié)果表明:t型結(jié)構(gòu)不僅可以完美地滿足濾波器設(shè)計(jì)要求,同時(shí)還可以使結(jié)構(gòu)更加緊湊。

針對(duì)三維全波仿真提取微波諧振腔耦合系數(shù)耗時(shí)長(zhǎng)和提取結(jié)果不易被收斂的問題,提出了一種基于等效電路y參數(shù)的耦合系數(shù)提取方法,并將該方法應(yīng)用到改進(jìn)的漸進(jìn)空間映射算法的參數(shù)提取過程中,提高了濾波器的設(shè)計(jì)效率。通過一個(gè)4腔同軸腔體濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證,濾波器的電磁仿真結(jié)果與理論綜合結(jié)果吻合良好,證實(shí)了該方法的有效性。

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