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超宽带(Ultra-wideband，UWB)无线通信技术因其拥有丰富的GHz级稀缺频带资源，一直活跃在无线通信行业的历史舞台上。随着无线通信技术的蓬勃发展，对超宽带系统的抗干扰能力提出了更高的要求，超宽带陷波滤波器研究成为该领域发展的核心要素之一。本文将充分利用超宽带滤波器的金属地板，探讨如何利用缺陷地结构(Defected Ground Structure，DGS)实现单陷波全频段的频移特性、多陷波特性、宽陷波特性、双宽陷波特性及高阻带特性，主要完成内容如下:
首先，针对电磁仿真优化时间长的问题，提出了一种基于空间映射理论的电磁综合空间映射方法，该方法从关键参数数据量的有效控制，优化目标的高效化，以及映射关系的维度降低等多个方面入手，有效地减少了优化时间，并提供了后续超宽带陷波滤波器研究的优化方法。
其次，针对超宽带系统通带范围内单陷波全频带的频移问题，提出了一种基于分形缺陷地结构的单陷波超宽带滤波器设计方法。该方法在Sierpinski分形理论的基础上提出了“Y”型缺陷地结构并对该结构进行了优化，从将空间特性转化为电磁特性的角度解决问题，通过三阶分形迭代，实现在4.08GHz-10.04GHz范围内移动单陷波中心频率的效果，陷波内最大衰减可达20dB以上，实现了具有全频段频移特性的单陷波超宽带滤波器设计。利用电磁综合空间映射方法对所提出的单陷波超宽带滤波器进行优化，获得了可以达到预设目标陷波频率的三款单陷波超宽带滤波器，并进行制作和实测，测试结果和仿真结果基本相同。
再次，针对超宽带系统通带范围内宽频干扰问题，分别基于开口方环缺陷地结构和共面螺旋缺陷地结构提出了宽频单/双陷波超宽带滤波器设计方法，该方法从共面超宽带滤波器和双面超宽带滤波器两个方面着手，利用多个相同尺寸的缺陷地结构单元之间强耦合特性实现宽陷波特性，通过两组不同尺寸的宽陷波缺陷地谐振单元实现宽频双陷波特性，宽陷波在10dB衰减下带宽最高可达2.04GHz，实现了宽频单/双陷波超宽带滤波器设计。本文对利用电磁综合空间映射法优化所提出的四种滤波器均进行了制作和实测，实测数据符合仿真结果。
最后，针对超宽带系统通带范围内多频干扰的问题，分别基于圆环缺陷地结构和共面螺旋缺陷地结构提出了多陷波超宽带滤波器设计方法，该方法也从两个方面解决了这个问题:共面超宽带滤波器和双面超宽带滤波器。通过多组不同尺寸缺陷地结构设计实现了单陷波特性到五陷波特性的调节，其中，在双面超宽带滤波器设计中通过引入两组圆弧环缺陷地结构实现了高阻带特性，15dB条件下超宽带滤波器阻带频率可达到20GHz，实现了多陷波超宽带滤波器设计，并通过电磁综合空间映射方法优化了所提出的多陷波滤波器，通过实物制作和实测数据分析验证了理论的有效性，测量结果与模拟结果达到了很高的一致性。
首先，针对电磁仿真优化时间长的问题，提出了一种基于空间映射理论的电磁综合空间映射方法，该方法从关键参数数据量的有效控制，优化目标的高效化，以及映射关系的维度降低等多个方面入手，有效地减少了优化时间，并提供了后续超宽带陷波滤波器研究的优化方法。
其次，针对超宽带系统通带范围内单陷波全频带的频移问题，提出了一种基于分形缺陷地结构的单陷波超宽带滤波器设计方法。该方法在Sierpinski分形理论的基础上提出了“Y”型缺陷地结构并对该结构进行了优化，从将空间特性转化为电磁特性的角度解决问题，通过三阶分形迭代，实现在4.08GHz-10.04GHz范围内移动单陷波中心频率的效果，陷波内最大衰减可达20dB以上，实现了具有全频段频移特性的单陷波超宽带滤波器设计。利用电磁综合空间映射方法对所提出的单陷波超宽带滤波器进行优化，获得了可以达到预设目标陷波频率的三款单陷波超宽带滤波器，并进行制作和实测，测试结果和仿真结果基本相同。
再次，针对超宽带系统通带范围内宽频干扰问题，分别基于开口方环缺陷地结构和共面螺旋缺陷地结构提出了宽频单/双陷波超宽带滤波器设计方法，该方法从共面超宽带滤波器和双面超宽带滤波器两个方面着手，利用多个相同尺寸的缺陷地结构单元之间强耦合特性实现宽陷波特性，通过两组不同尺寸的宽陷波缺陷地谐振单元实现宽频双陷波特性，宽陷波在10dB衰减下带宽最高可达2.04GHz，实现了宽频单/双陷波超宽带滤波器设计。本文对利用电磁综合空间映射法优化所提出的四种滤波器均进行了制作和实测，实测数据符合仿真结果。
最后，针对超宽带系统通带范围内多频干扰的问题，分别基于圆环缺陷地结构和共面螺旋缺陷地结构提出了多陷波超宽带滤波器设计方法，该方法也从两个方面解决了这个问题:共面超宽带滤波器和双面超宽带滤波器。通过多组不同尺寸缺陷地结构设计实现了单陷波特性到五陷波特性的调节，其中，在双面超宽带滤波器设计中通过引入两组圆弧环缺陷地结构实现了高阻带特性，15dB条件下超宽带滤波器阻带频率可达到20GHz，实现了多陷波超宽带滤波器设计，并通过电磁综合空间映射方法优化了所提出的多陷波滤波器，通过实物制作和实测数据分析验证了理论的有效性，测量结果与模拟结果达到了很高的一致性。