小型化腔体滤波器的设计与实现

发布时间：2020-04-03 21:04

【摘要】：腔体滤波器是一种广泛运用于基站通信前端的频率选择装置,其具有高Q值、高功率、低损耗等特点,相比于其它类型的滤波器仍有着不可代替的作用。随着通信系统的飞速发展及人们对高质量、高速率、大容量通信需求的不断提升,基站通信前端器件也趋向于小型化、集成化、高性能化,特别是5G时代的到来,更是进一步推动了腔体滤波器的小型化发展进程。虽然近年来已涌现出较多关于小型化腔体滤波器设计的文献,但综合而言,当前小型化滤波器遇到的最大难点主要体现为批量生产的一致性。因此,从减小腔体滤波器的敏感度,增加其可调性,减小其加工难度及提高其仿真效率等方面来探讨其小型化设计都具有一定的研究价值,本文正是从这些角度来研究小型化腔体滤波器的设计与实现。首先,分别从谐振腔和耦合结构这两个腔体滤波器的主要组成部分出发进行分析。先是分析了不同谐振腔的小型化设计方法,然后在总结常见耦合结构特性的基础上,提出了两种新型的耦合结构,并分析了这两种结构与传统结构相比在小型化腔体滤波器设计中的优势。其次,给出了一种利用盖板焊接方式进一步减小滤波器体积的方案,即滤波器腔体和盖板的封装采用了焊接的方式,有效减小了腔体的外壁厚,从而进一步减小了滤波器的体积,并于后期简要介绍了盖板焊接工艺流程。再次,介绍了一种基于Y参数提取和电路协同仿真的优化方法。该方法通过“场路”结合的方式来对滤波器进行协同仿真,提高了仿真效率,并给出了Y参数提取的相关理论公式及具体的仿真步骤。最终,充分利用所提及的结构方案、仿真方法及封装工艺等设计并实现了一款整体尺寸为65 mm×20 mm×15 mm的腔体滤波器。仿真及实测结果表明,该滤波器在通带为3.4~3.6 GHz内的插入损耗小于1.6 dB,回波损耗大于18 dB,且在通带外引入了两个传输零点,具有较好的带外特性;同时,该滤波器还具有体积小、可调性好、易于加工等特点,满足了基站小型化滤波器的设计要求。
【图文】：

衰减特性,滤波器,集总参数元件,理论展开

得到所需滤波器的集总参数元件，最终将这些集总参数元件以实际实现。本章主要围绕着网络综合法对滤波器的基本设计理论展开介器的分类及主要性能指标波器的分类器按其作用的不同可划分为低通、高通、带通和带阻等四大类。在，这四类滤波器常用衰减（Loss Attenuation）来描述其特性[13]，如图（a）低通滤波器（b）高通滤波器

低通原型滤波器,衰减特性

广东工业大学硕士学位论文 2-1（b）为高通滤波器，其与低通理想滤波器的作用正好相反，，即让高频信号可衰减地通过，低频信号则衰减为无穷大。图 2-1（c）为带通滤波器，其作用是让频率范围内（12~ccω ω）的信号可以无衰减地通过，而超出这个频滤范围的信号减为无穷大。图 2-1（d）为带阻滤波器，其作用是让一定频带内的信号衰减为无，让不在该频频率范围内的信号能够无衰减地通过。需要指出，图 2-1 中的四类器的衰减特性均为理想条件下得出，对于实际的滤波器而言，其在通带内的衰减能全部为零，并且在通带与阻带的交界处也不会由零立刻转变为无穷大。滤波器按其低通原型衰减特性的不同又可划分为巴特沃斯、切比雪夫、椭圆函三大类，如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN713

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