广义切比雪夫滤波器设计

分类号密级UDC1注学位论文广义切比雪夫滤波器设计（题名和副题名）王一凡（作者姓名）指导教师姓名罗正祥贾宝富教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请专业学位级别硕士专业名称物理电子学论文提交日期2007.1论文答辩日期2007.3学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人2007年3月日注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。2独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日摘要-I-摘要近年来，随着无线通讯技术的飞速发展，无线通讯使用的电磁波频谱变得非常拥挤。因此，无线通讯系统对滤波器的性能指标也提出了越来越高的要求。这意味着滤波器除了要有小尺寸、高选择性、低的插入损耗外，还要满足通带内平坦的群延迟响应和通带外足够大的的衰减。通常，这种类型的滤波器都采用广义切比雪夫滤波器来实现通讯系统对它的要求。广义切比雪夫滤波器的传输零点，可以位于阻带内的任意位置处，这能更加灵活地对滤波器的带外抑制度进行调节，其矩形系数可以做得很高。另外通过一些特定的交叉耦合，广义切比雪夫滤波器还能实现复数传输零点，以改善通带内的群时延特性，减小信号的畸变。本文系统地总结了广义切比雪夫滤波器的综合过程，并针对不同的拓扑结构给出了相应的耦合矩阵消元方法。接下来，文章又给出了六腔同轴结构线性相位滤波器的设计实例和测试曲线。最后，运用MATLABGUI的界面编程语言设计了滤波器综合的计算程序，使得广义切比雪夫滤波器的综合过程更加快捷直观。实测结果表明，设计的滤波器综合程序对广义切比雪夫滤波器的设计生产有重要的指导作用，具有很好的工程实用价值。关键词：广义切比雪夫滤波器，交叉耦合，传输零点，耦合矩阵ABSTRACTIIABSTRACTRecently,withthefastdevelopmentofwirelesscommunication,theelectromagneticfrequencyusedbywirelesscommunicationbecomesverynarrow.So,therequirementoffilter’sperformanceforwirelesscommunicationisbecomingharderandharder,thismeansthatthefiltershouldhaveflatgroupdelayresponseinpassbandandenoughattenuationoutofband,besidesthecommonrequirementofsmallsize,highselectionandlowinsertloss.UsuallytheGeneralChebyshevfilterisusedtomeetthesehardrequirements.ThetransmissionzerosofGeneralChebyshevfiltercouldbeplacedinanyposition,sotheattenuationoutofbandiscontrollable,thenahighselectionperformancecouldget.Inaddition,throughsomespecialcrosscouple,thecomplextransmissionzeroescouldbeformedtoimprovethegroupdelayresponseanddecreasethedistortion.ThisthesisgivesawholeprocedureofsynthesistheGeneralChebyshevfilterandavarietyofcouplematrixreducingmethodsfordifferenttopologicalstructures.Furthermore,aprocessofdesignalinearphasefilterwithsixcoaxialcavitiesispresentedandthemeasuredresultisrecorded.Atlast,basedonMATLABGUIlanguage,afiltersynthesisprogramisdesigned,whichmakestheGeneralChebyshevfiltersynthesisfastandsimple.Agoodagreementbetweenthemeasuredresultandthesynthesizedoneverifiesvalidityoftheprogram.Itwouldbehelpfulinengineeringapplication.Keywords:GeneralChebyshevfilter,crosscouple,transmissionzero,couplingmatrix目录-III-目录摘要...................................................................................................................................IABSTRACT....................................................................................................................II目录................................................................................................................................III第一章绪论.................................................................................................................11.1广义切比雪夫滤波器的研究意义............................................................................11.2国内外的研究现状....................................................................................................21.3论文的内容安排及创新点........................................................................................3第二章广义切比雪夫滤波器综合.............................................................................42.1广义切比雪夫多项式................................................................................................42.2滤波器S参数与广义切比雪夫函数的联系............................................................52.3用迭代法得出S参数的多项式表达式....................................................................72.4交叉耦合滤波器的等效电路分析...........................................................................112.5耦合矩阵综合..........................................................................................................13第三章不同拓扑结构的耦合矩阵化简...................................................................193.1用相似变换对耦合矩阵消元..................................................................................193.2折叠型拓扑矩阵化简..............................................................................................213.3异型拓扑矩阵化简..................................................................................................233.4轮型拓扑矩阵化简..................................................................................................243.5CT，CQ拓扑结构单元电路的传输特性..............................................................263.6CT，CQ拓扑矩阵化简..........................................................................................29第四章广义切比雪夫线性相位滤波器设计实例...................................................334.1广义切比雪夫滤波器21S的群时延表达式............................................................334.2复数传输零点对群时延的影响..............................................................................344.3六阶线性相位滤波器的实现..................................................................................364.4滤波器实物及测试结果..........................................................................................39目录IV第五章基于MATLAB的滤波器综合程序设计............................................