毫米波封裝系統中高效、高精度的濾波器建模方法研究

《毫米波封裝系統中高效、高精度的濾波器建模方法研究》是依託南京理工大學，由王建朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：毫米波封裝系統中高效、高精度的濾波器建模方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王建朋
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

在基於封裝的毫米波前端系統中，如何克服三維尺度以及毫米波、亞毫米波長對計算效率所帶來的不利影響，快速、準確地設計出滿足要求的毫米波元部件及系統是極富挑戰性的基礎性研究課題，也是無線通信發展急需解決的重要課題。鑒於此，本項目旨在以LTCC封裝技術下60GHz毫米波前端系統為具體套用背景；有效結合矩陣旋轉相似變換法和自適應遺傳算法來快速、準確地提取耦合矩陣，從而研究高效率、高精度的濾波器新型建模方法及其套用。內容包括：濾波器新型建模方法研究；基於新型建模方法的三維諧振器耦合/拓撲模型研究；LTCC濾波器電路中高性能過渡結構的研究。可以預見，本項目的研究及其所產生的一系列成果，能夠為用於高性能毫米波移動終端的濾波器設計提供可靠的理論依據、高效高精度的設計方法、最佳的結構形式以及經過原理性實驗驗證的若干初始模型。從而,為我國封裝技術在60GHz無線通信這一新興領域的套用提供高價值的技術儲備。

結題摘要

本項目在LTCC封裝技術下以毫米波前端系統為具體套用背景；研究了高效率、高精度的濾波器新型建模方法及其套用，項目研究所產生的研究成果共發表SCI收錄期刊論文16篇，EI收錄期刊論文1篇，ISTP收錄國際會議論文3篇，申請發明專利4項，成功授權1項，具體取得的研究成果包括以下三個方面： 在濾波器新型建模方法研究方面，為了快速高效地獲取滿足特定濾波器回響及拓撲結構的對應耦合矩陣，我們提出了結合基於GIVENS矩陣旋轉的卡梅隆-相似變換法及自適應遺傳算法的有效綜合最佳化方法，基於這一新型建模方法，我們分析並設計出了多種耦合拓撲模型的LTCC毫米波濾波器；另一方面，我們對如何提高遺傳算法在濾波器的設計中的高效率、高精度也進行了較為深入的研究，我們通過對遺傳算法中的遺傳操作運算元進行改進，有效地克服了採用傳統的遺傳操作方法所面臨的收斂速度慢以及容易陷入局部最優的缺陷，並在此基礎上設計了一系列新型微波帶通濾波器，我們在該研究方向的成果共發表SCI收錄期刊論文4篇。 在新型三維諧振器耦合/拓撲模型研究方面；本項目提出了多種可用於LTCC技術的新型耦合拓撲結構，並在此基礎上設計出了一系列高性能濾波器，主要包括LTCC 60GHz單通帶、雙通帶帶通濾波器、LTCC U波段、X波段帶通濾波器以及多種其它形式的高性能、小型化新型微波濾波器結構，我們在該研究方向的成果共發表SCI收錄期刊論文9篇。 在LTCC濾波器電路中高性能過渡結構的研究方面，本項目提出了三種高性能寬頻微波過渡結構，所提出的微帶線-共面帶狀線寬頻過渡結構成果獲得國家發明專利1項，所提出的微帶-共面波導帶狀線結構以及微帶-微帶過渡結構研究成果發表SCI收錄期刊論文2篇。 本項目研究過程中，共培養碩士研究生5名，博士研究生1人，其中一人獲得“2014年度江蘇省優秀碩士論文”；此外，本項目的研究為我們與國外知名學者的交流與合作提供了良好的平台，項目研究期間，課題組成員參加國內外學術會議四次，並與同研究領域的國外課題組進行了短期交流互訪，這些交流為我們今後在該研究領域的深入研究提供了良好的外部條件。總體看來，本項目研究所產生的成果圓滿地實現了項目的預期研究目標。