CNPDGS在特定长度并联传输线滤波器中的应用

微带线滤波器是射频、微波电路中的重要组成部分.特定长度并联传输线滤波器具有低通和带通滤波特性,但是阻带衰减较小.为了在不增加电路面积的情况下提高并联传输线电路的阻带衰减,使其具有更高的实用价值,本文将一种"哑铃"式组合式非周期性缺陷接地结构应用于特定长度并联传输线滤波器,改善了滤波特性.利用时域有限差分法对微带线构成的特定长度并联传输线滤波器及缺陷接地结构电路进行了仿真,并实际制作了电路.通过实验测量,仿真结果与测量结果一致性较好,基本满足了设计要求.     

基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计

提出一种基于微带三模谐振器的超宽带带通滤波器设计.该滤波器由一个中心加载阶跃阻抗开路枝节的三模谐振器,及两组用于抑制谐波的新型哑铃型缺陷地结构组成.使用交指型馈电方式及在馈电处的地板开槽实现超宽带需要的的强耦合,利用缺陷地结构抑制高次谐波实现良好的阻带特性.仿真结果表明,所设计的滤波器通带3 dB相对带宽达到80％(4.06～9.48 GHz),通带内插入损耗小于0.58 dB,回波损耗大24 dB,通带外10 dB阻带覆盖到30 GHz,通带两侧附近均有一个传输零点,获得了陡峭的通带边缘,较好地实现了美国联邦通信委员会(FCC)授权的超宽带通信系统的频谱使用要求.该滤波器结构简单,谐振器自身尺寸小于中心频率下0.5λg×0.5λg.最小带线和最小缝隙宽度均不小于0.1 mm,易于低成本加工,具有较高的实用价值.     

扇形短截线结构的椭圆微带低通滤波器设计

传统微带滤波器采用开路短截线形式,结构简单,易于设计,但是阻带衰减不够大,寄生通带抑制不充分,而且结构不紧凑。为了克服这些缺点,介绍了扇形短截线等效为电容和高阻抗微带线等效为电感的微带滤波器设计方法。并按此方法设计制作了1GHz椭圆微带低通滤波器。经过测试,该滤波器插入损耗小于1.5dB,阻带衰减60dB,阻带宽度超过通带3倍频以上,满足设计需求。结果表明,采用扇形短截线结构设计的微带滤波器,在物理尺度和滤波性能上比传统直短截线结构的微带滤波器更具优势。     

具有宽上阻带和双陷波的超宽带滤波器

基于偏置环形谐振器和加载电容器的缺陷地结构设计了一种具有宽上阻带和双陷波的超宽带滤波器。利用奇偶模分析法分析三阶接地短截线的传输极点与结构的对应关系，得到了一个具有五个传输极点的结构。通过采用三阶接地短截线结构和偏置环形谐振器的级联结构得到通带和宽上阻带，通带范围为2.95～12.24 GHz，相对带宽达到122%，上阻带大于10 dB，衰减范围至28.04 GHz。引入两个相同的H形缺陷地结构，并且在缝隙处焊接电容器，在2.69 GHz处共同产生传输零点来改善滤波器带外抑制特性。使用两个不同尺寸的半H形缺陷地结构分别在5.64 GHz和8.31 GHz处产生陷波，陷波衰减分别为16 dB和20 dB，提高滤波器的抗干扰能力。     

0.5～2GHz宽带磁调谐带阻滤波器原理与设计

用单晶铁氧体谐振器替代普通微波滤波器的分布参数谐振器构成滤波器。介绍了单晶铁氧体谐振器工作原理,给出了单晶小球的谐振等效电路及其Q值计算式,利用其铁磁共振原理,实现滤波器的多倍频程宽频带磁调谐。用传统滤波器设计方法,基于磁耦合带阻滤波器的工作原理并通过两次滤波器电路的简化,设计出单晶铁氧体带阻滤波器通带,给出了电路的仿真曲线。利用低通滤波器电感环球耦合,成功实现带阻滤波器的磁耦合结构,用单晶铁氧体带通滤波器设计方法设计带阻滤波器阻带调谐结构并给出了环球的结构参数。最后给出了滤波器的实测曲线,在0.5～2GHz通带内插损<2dB,电压驻波比小于2,阻带最小40dB带宽>8MHz,最大3dB带宽<150MHz,阻带深度>60dB。     

基于等效电路模型映射的DGS低通滤波器设计

在分析缺陷地结构(DGS)单元及其等效电路模型的基础上,采用了一种新颖的椭圆DGS单元并建立了椭圆DGS单元与其等效电路之间的映射关系。根据该映射关系利用电磁仿真的S参数提取出等效电路模型的元件值,通过基于矩量法(MoM)的快速电路仿真优化得到目标频率响应对应的电路元件值,根据电路优化的结果调谐低通滤波器的电磁模型。最终获得所需低通滤波器结构。实验证明该滤波器的电磁仿真、等效电路仿真及实测结果吻合,验证了该设计方法的有效性和准确性。     

应用于超宽带天线的新型小型化阻带FSS设计

对传统的频率选择表面(FSS)进行研究与改进,提出了一种新型的超宽带(UWB)阻带FSS,采用新型单元结构形状,在2.5～11GHz频段内具有较好的阻带特性。并且在极大带宽的范围内实现同向反射。相比于其他同性能FSS结构,本设计FSS结构具有如下特点,尺寸小:面积与传统的FSS结构相比较能够减小一半左右;结构简单:改善了传统FSS结构复杂、多层叠加的缺点;频带宽:能够覆盖8.5 GHz频带带宽。提出的FSS结构具有广阔的应用范围,如雷达罩(通过安装FSS减少雷达散射截面积)、吸波材料和准光滤波器等,与超宽带天线组合应用,利用其阻带特性,能够减小超宽带全向天线的后向辐射,实现天线辐射的单向性,改善天线的阻抗特性,提高天线增益。     

采用阶梯 T 型谐振器的双陷波 UWB 滤波器

为有效抑制印度国家卫星通信C频段和X卫星频段对超宽带通信系统的干扰,提出了一种新型双陷波超宽带滤波器。该滤波器采用阶梯T型多模谐振器(multimode resonator, MMR)与缺陷地结构(defected ground structure, DGS)的交趾耦合,实现超宽带特性。采用非对称耦合线及在MMR两侧耦合分裂环谐振器的方法,分别在6.67～7.06 GHz, 7.47～7.57 GHz两个频段内产生陷波。实测结果与仿真结果吻合较好,该滤波器的通带范围为3.03～11.50 GHz, 3 dB带宽达到123%,插入损耗仅有0.87 dB,两处陷波中心频率分别在6.87 GHz和7.52 GHz,陷波深度均大于20 dB,且整体尺寸紧凑,仅有16 mm×8 mm大小。     

一种用于GIS超高频检测的滤波器

为提高使用外置天线的GIS超高频检测系统的信噪比,设计了一种工作频带300~1000MHz的微带线带通滤波器。根据微带线滤波器设计原理,确定滤波器类型、结构和级数,利用先进的EDA仿真工具进行结构仿真和优化并提出了一种减小滤波器尺寸的方法。特性曲线和实测性能表明,该滤波放大器能抑制低频干扰信号,放大局放信号,提高信噪比,从而满足了UHF微弱信号滤波预处理要求。     

采用双开口方谐振环对的紧凑微带双频带通滤波器

提出了一种零度馈电、具有开口谐振环对的紧凑微带双频带通滤波器,适用于短距离无线通信2.4GHz频段和3.5GHz固定无线接入(FWA)的频段。此滤波器使用开口谐振环作为基本谐振器单元,通过电耦合实现了第一带通特性,通过调谐内外环的间距产生第二通带。为了提高带外衰减,通过设计零度馈电结构来引入四个传输零点,从而获得了高选择性特性,该滤波器设计简单、结构紧凑。最后,仿真设计和制作了滤波器样品,仿真与实测吻合较好,满足了设计要求。     

2～18GHz超宽带YIG调谐带阻滤波器

将半集中参数的环耦合电路等效为截止频率很高的低通滤波器作为直通传输,YIG小球在外场的作用下等效为一个可变的L-C谐振回路,和低通滤波器叠加形成一个阻带中心频率可调的带阻滤波器.给出2～18GHz、16级等元件结构YIG调谐带阻滤波器的实验结果,该滤波器的直通损耗小于2dB,阻带高度大于40dB, 40dB阻带宽度大于8MHz,已达到实用水平.     

新型吸收式微带线带通滤波器的仿真设计

基于传统的梳妆线谐振式滤波器设计原理及微带线定向耦合器理论,提出了一种新型的吸收式带通滤波器,其特点是滤波器的电压驻波比不仅在通带内很好,通带外很大频率范围内驻波也小于3.5,这也是该滤波器与常用的反射式滤波器的区别。首先,该滤波器采用微带线结构实现,与传统LC结构滤波器相比,可应用于更高的频段;其次,该滤波器具有较宽的带宽;再者,该滤波器设计灵活简单、成本低、易于集成。通过MWO软件仿真优化,实现了通带中心频率为3500MHz、3d B带宽为479MHz、通带内插入损耗小于3d B、通带内电压驻波比小于2、带外驻波比在很大频率范围内小于3.5的新型微带吸收式带通滤波器的设计。     

A design of waveguide elliptic filter based on resonant diaphragms with a complex aperture

A novel approach to the synthesis of waveguide band-pass elliptic filters on the transverse metal resonant diaphragms with the complex aperture is proposed. The aperture of the diaphragm is considered to be a rectangular window with two L-shaped metal ridges. For the complex conductivity of the diaphragm, we solve the corresponding electrodynamic problem. We also construct and investigate an equivalent circuit of the resonant diaphragm containing a series-parallel LC circuit. The geometry of the diaphragm aperture is found to be corresponding to the parameters of the equivalent circuit. We construct a third-order elliptic filter and provide a computer simulation of the diaphragms satisfying the amplitude-frequency characteristics of its resonators. We show that some resonators can be located on one complex resonant diaphragm, which then reduces the length of the filter. The band-pass filter for a rectangular waveguide WR137 is developed and manufactured. The central frequency of the filter is 6.6 GHz, the passband width 7.5 % with return loss of −20 dB, and the total length is 34 mm.     

非理想三相三重变换电路效率分析

针对传统三相三重电路不便分析系统实际效率的问题,结合非理想状态三相三重电路的运行状态,推导非理想状态下元件的等效模型,建立非理想系统等效电路。并根据其等效电路推导出效率的计算公式,分析在非理想状态下占空比以及各元件参数对效率的最终影响,对系统分析以及电路设计时器件的选取和参数计算提供理论依据。进行了SEMISEL损耗仿真与Matlab电路仿真,并搭建了实验平台。最终仿真与实验结果及推导模型相吻合,验证了该模型能够很好地描述非理想状态下不同因素对效率的影响。     

Thermal analysis,design, and implementation of an L-band high-power stepped impedance low-pass filter

This paper presents high power, thermal analyses, and implementation of a stepped impedance high-power low-pass filter (LPF). A comprehensive model and analysis have been developed for the design and simulation of the LPF. In this analysis, power handling capacity and breakdown-voltage are discussed, and the effects of critical points are considered. The attenuation due to conductor and dielectric losses is also studied. The novelty of our approach lies in employing theoretical analysis to estimate the power-dissipation of the filter based on the proposed equivalent circuit. An accurate method is also introduced to calculate attenuation in the filter's elements. Thermal analysis to obtain accurate temperature profiles is done for the first time based on the electro-thermal simulation. Consequently, an effective cooling method is used to spread heat across the entire filter. Finally, the filter was implemented and tested to operate at L-band with handling 8 kW peak and 800 W average power. The insertion-loss is less than 0.27 dB, the stop-band attenuation is more than 60 dB, and the return-loss is better than 15.7 dB. The filter is capable of tolerating produced heat without any destructive effects at a maximum temperature of about 200°C above ambient. The theoretical analysis and experimental results show that the LPF is suitable for high-power microwave applications.     

基于等效电路法的负阻尼能量机理及振荡源定位方法探讨

为解释自由振荡中产生振荡源的机理,在能量法基础之上提出了等效电路法。对电力系统各元件分别建立了其等效电路并组合得到系统的等效电路。根据电路理论,将积分形式的振荡源定位判据转化为相量判据。对于励磁系统,提出了3种振荡源定位判据。将这3种判据转化为相量形式并组合,分析了励磁系统产生振荡源的机理。算例仿真证明了该分析方法的正确性和有效性。该方法可用于在线定位励磁系统振荡源,并分析由于励磁参数设定不当而形成振荡源的机理。     

基于IronPython的YIG调谐滤波器自动建模

针对YIG调谐滤波器仿真设计过程中大量的复杂建模问题,提出采用IronPython脚本语言实现自动建模的方法。通过SharpDevelop实现可视化界面编程,采用VS2013+PTVS开发基于IronPython语言的ANSYS EM脚本,实现了0.38~2 GHz、2~6 GHz、6~18 GHz和18~26.5 GHz等四种YIG滤波器的磁路与谐振结构的参数化自动建模,具有一键调用、模型参数化修改、全自动化建模、后续新器件可集成等功能。每个模型建立耗时约40 s,对于提高YIG滤波器设计效率,实现知识共享具有积极的意义.     

直流微电网高频振荡稳定问题的降阶建模及分析

为从等效电路角度揭示直流微电网高频振荡稳定机理,建立了直流微电网降阶电路模型.将直流电压控制单元降阶成等效电阻、电感串联电路模型,其中将下垂控制、直流电压控制及电流内环控制环节对系统高频稳定性的影响转化为可量化的等效电阻、等效电感.进一步结合采用等效电阻、电容并联电路的恒功率负荷模型,得到直流微电网全系统降阶电路模型,在此基础上提出了直流微电网高频振荡稳定性判据.并基于所提降阶模型,分析了直流电压控制单元详细控制参数对等效电阻、等效电感以及稳定性判据的影响,从等效电路的角度揭示了直流微电网发生高频振荡失稳的原因.最后,在PSCAD/EMTDC软件中对所提降阶模型进行了仿真验证.     

High-quality coplanar waveguide tunable band-stop filter using defected ground structure and comb-line resonator with radio frequency microelectromechanical system varactors

A new analog tunable Ka-band band-stop filter is proposed on high resistivity silicon (HRS) substrate using radio frequency microelectromechanical systems (RF MEMS) varactors for satellite and radar applications. The designed filter uses a λ/4 comb-line resonator on the center line of a coplanar waveguide (CPW) with a new uncommon defected ground structure (DGS). Using the DGS in the proposed structure not only decreases the lateral size of the filter but also increases the quality factor. The tuning range of the proposed filter is 29.8–35.6 GHz with a maximum actuation voltage of 44.5 V and a band rejection between 37 and 45 dB. The quality factors of the designed filter in the up and down states of the MEMS varactors are 162 and 292, respectively. The equivalent circuit model of the filter is exactly extracted, and DGS dimensions are optimized. Based on the frequency simulation using ANSOFT HFSS 14, the insertion loss of the designed filter is about 0.51 dB in the 0–20 GHz range and 2 dB in the 0–15 GHz range in, respectively, up and down state of the bridge. The return losses are 0.51 and 0.33 dB at the center frequency for the up- and down-state configuration of the bridge. A step-by-step fabrication process is also proposed for designing the band-stop filter. High quality factor, small size, and improved structure are the advantages of the proposed design.     

椭圆形平面无源集成EMI滤波器的特性研究

为了减小开关电源的体积,提高功率密度,提出一种椭圆形平面LC线圈结构的平面无源集成电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器。通过对矩形、椭圆形平面LC线圈进行有限元仿真,对比其综合因素确定了椭圆形平面LC线圈作为EMI滤波器的基本组成单元,并基于该结构实现了无源集成EMI滤波器。在考虑共模电感的寄生电容和共模电容的寄生电感以及它们的等效电阻情况下,建立了平面无源集成EMI滤波器的高频等效电路模型;利用二端口网络A参数矩阵推导了插入损耗的计算公式。仿真和实验表明了该结构的有效性,以及高频模型和插入损耗公式的正确性。