微波滤波器参数提取中的关键技术研究

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随着无线通信技术的飞速发展,微波滤波器作为无线通信系统中不可或缺的重要器件,其生产需求日益增加,其物理结构趋于复杂化和多样化以满足日益严苛的性能要求。从微波滤波器指标确定到成功完成生产是一个相当复杂的过程,其中调试是所有生产环节中所占时间比重最大的环节,调试成本在滤波器生产成本中占有重要地位。随着生产规模的逐渐扩大和微波滤波器结构的不断创新,单纯依靠经验的人工调试带来的时间成本和人力成本都逐渐变得不可接受。为了减少成本、提高利润、在日趋激烈的市场竞争中占据优势,能够对调试元件选择和步进量大小进行有效指导的参数提取算法受到的关注与日俱增。为了提高参数提取算法的准确性、稳定性和普遍适用性,微波滤波器参数提取中的关键技术是本文研究的重点。本文的主要工作是研究了损耗、端口参考相位、寄生耦合等制约参数提取以及计算机辅助调试技术准确性的关键问题的来源和影响;归纳了解析法参数提取和优化法参数提取的优势和劣势,探究了不同种类参数提取方法扬长避短结合的可能性;对微波滤波器参数提取中的关键技术进行了改进和创新,使提取算法更加准确和稳定,从而提高了调试过程的效率,并让自动调试成为可能。本文的主要成果是创新地提出了三种方法。基于实频域拟合的耦合矩阵提取方法,通过保证拟合函数的物理可实现性使得建立的数学模型更加稳定,通过复数极点映射方法使得提取过程更为合理,此方法对无载品质因数不均匀滤波器的数据具有良好的处理能力;基于赝全通函数提取技术的参数提取预处理方法,通过分析近似函数拟合精度和滤波器阶数限制之间的矛盾,提出了利用赝全通函数相位特性对参考相位进行补偿的方法,此方法能够简洁高效地对实测数据中端口参考相位的影响进行预处理;基于自适应采样策略的优化法参数提取,利用解析法产生的较高质量提取结果,克服了矩阵优化方法依赖初始值的问题,并通过自适应采样策略改善了优化过程的效率和准确度,此方法为精调阶段中寄生耦合元素的处理提供了一种新思路。经过应用实例检验,上述三种方法对损耗、端口参考相位和寄生耦合问题有一定的处理效果。三个应用实例中频率响应数据的来源分别为等效电路仿真、EM电磁模型仿真和滤波器实物,这验证了所提方法在不同应用场景中均可以提升参数提取过程的准确性、稳定性和普遍适用性。
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