大功率高温超导滤波器的研究-信号与信息处理专业论文.docx

南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 非公开学位论文标注说明 (本页表中填写内容须打印) 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 申请密级 □限制(≤2 年) □秘密(≤10 年) □机密(≤20 年) 必威体育官网网址期限 20 年 月 日至 20 年 月 日 审批表编号 批准日期 20 年 月 日 南开大学学位评定委员会办公室盖章(有效) 注：限制★2 年(可少于 2 年);秘密★10 年(可少于 10 年);机密★20 年(可少于 20 年) 摘要 高温超导滤波器体积较小，符合通信系统小型化的特点，而且由于超导材 料的表面电阻较小，它还具有插入损耗低、边带陡峭度高以及噪声小等优点， 能够满足飞速发展的探测、航空航天等不同领域的需求。高温超导滤波器线宽 很窄以致功率较小，大都只能用于接收微小信号，而无法将大功率的信号馈入 发射天线，但是通信技术的蓬勃发展又要求发射端和接收端的滤波器一体化， 所以如何提高它的可承载功率便成为了一个重要的课题。本文主要围绕高温超 导大功率滤波器的电流密度分布情况，对它的结构与设计方法进行了深入的探 索和研究。 第一章介绍了超导材料的发展，滤波器理论逐步建立和完善的过程以及大 功率超导滤波器的历史和研究现状。第二章首先围绕切比雪夫函数响应的滤波 器，结合二端口网络推导了它的反射函数和传输函数多项式形式，其次介绍了 滤波器耦合理论以及传统设计方法。第三章设计出了一套基于遗传算法求解耦 合矩阵的方法，接着给出了实例，综合出了一些典型拓扑结构的耦合矩阵，最 后举例论述了基于单端口群时延的空间映射法。第四章从双模滤波器的基本理 论出发，提出方形片状双模滤波器的拓扑结构图并结合它的耦合矩阵进行了设 计和分析。第五章分析了片状双模滤波器的电流密度分布情况，提出新颖的馈 线结构，有效地降低了最大电流密度，提高了滤波器的可承载功率。第六章总 结了全文的内容，说明了主要的工作和创新点，指出了不足之处和进一步的研 究方向。 关键词：高温超导滤波器；大功率；双模；耦合矩阵 I Abstract High temperature superconducting(HTS) filters have the advantage of small size, which fits the miniaturization of communication systems, and because of small surface resistivity, they have small insertion loss, large out-of-band rejection and little noise. Consequently, such filters meet the need in exploration and aerospace field. However, most HTS filters are only used in receiving small signals and can’t transfer high-power signals into transmitting antenna because of low power-handling capability with narrow lines. For real base stations, it is quite important to develop a transmitting filter. Therefore, it is necessary to develop a filter of high power-handling capability. This paper is a description about the current density of HTS filters and a research on the structure and design methods of filters with high-power. The first chapter reviews the background and development of supercon