基于基片集成波导滤波器设计及其振荡器应用

发布时间：2020-05-12 10:47

【摘要】：随着科学技术的发展,也为了满足人们的需求,人们展开了对智能无人车系统的研制。为了实时监测车外情况并达到安全行驶的目的,无人车需配备具有测速,测距功能的雷达系统。多普勒雷达系统因其结构简单,成本低廉而受到人们的广泛关注。作为多普勒雷达系统的信号源,反馈式振荡器的相位噪声性能将极大地影响了整个系统对有用信号的接收能力。为了提高反馈式振荡器的相位噪声性能,人们对反馈式振荡器的谐振网络进行了深入的研究。目前,关于“如何实现谐振网络高品质因数并尽量使其小型化”这一问题已经成为学者们的研究热点和亟待攻克的技术难题。基于这样一个背景,本文设计了三款滤波器谐振网络,这些谐振网络具有小型化的特点,被用于反馈式振荡器中,振荡器也表现出很好的相位噪声性能。首先,本文回顾了基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)的传输特性以及滤波器的基础理论和一般设计方法,为了同时实现高品质因数和小型化,本文提出了一种基于叠层SIW的设计思路,以三角形谐振腔作为谐振单元,成功地将整体滤波器的体积缩小了一半,并且在改善了品质因数的同时提高了谐振网络的电路板布局自由度,增强了工程应用性。接着,本文还对基片集成悬置线(Substrate Integrated Suspension Line,SISL)以及基片集成同轴线(Substrate Integrated Coaxial Line，SICL)的传输特性进行了分析。基于SISL,本文设计了一款具有极高群时延的滤波器,并将其用作反馈式振荡器,从而实现了高相位噪声性能(相位噪声在偏离振荡频率l00kHz处为-146.1dBc/Hz)。然后,本文提出了一种基于SICL结构的小型化滤波器设计的新方案。该方案实现了滤波器的小型化,且品质因数较高。在被用作振荡器时,表现出很好的相位噪声性能(相位噪声在偏离振荡频率1OOkHz处为-130.4dBc/Hz)。不仅如此,该滤波器结构简单,在工程应用上极大程度上简化了设计过程。最后,本文分析了反馈式振荡器的工作原理和设计方法,结合上述关于谐振网络的研究,本文完成了反馈式振荡器的设计。
【图文】：

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■邋■、￥00000000000？■＊－逦＾逡逑图１－１加载金属通孔的ＳＩＷ滤波器Ｉ１５］逡逑如图１－１所示，是最初的基片集成波导滤波器结构形式ＷＩ。加载的金属通孔逡逑结构等效于电感。后来经过发展，如图１－２，邋１－３所示的加载感性窗口的结构［１６］以逡逑及Ｅ面膜片结构？也被人们开发出来。逡逑在感性窗ＳＩＷ滤波器的基础上，学者们又开发出了电容膜片结构，并且尝试逡逑通过加载不同的特性结构，改善滤波器的部分性能。文献［１８］［１９］通过加载ＣＳＲＲ逡逑环以及缺地陷结构改善了滤波器的阻带特性，实现了宽阻带低通滤波器的设计。逡逑２逡逑

滤波器图,谐振腔,滤波器,圆形

逡逑图１－２加载感性窗ＳＩＷ滤波器［１６］逡逑ｓｖｒ＼ｆｌｒ￣ｎ￣逦＂逡逑Ｓ，邋ＩｃｏｐｑｏＯＯＯＯＯ＾Ｏ邋９邋ＯＯＰ邋００＾００００００００００邋０邋０＾１—逦；逡逑图１－３邋Ｅ面膜片ＳＩＷ滤波器［１７］逡逑大部分基片集成波导滤波器均使用矩形谐振腔作为谐振单元，矩形谐振腔的逡逑宽度和长度所围成的面积决定谐振频率。后来经过不断地探索，逐渐开发除了圆逡逑形［２（）］，六边形谐振腔［２１］。图１－４为采用圆形谐振腔作为谐振单元的基片集成波导逡逑滤波器的结构图。三个谐振腔并排排列，中间的方形槽线引入电容耦合，，会在高逡逑频段引入传输零点，提高滤波器性能。同时，采用圆形谐振腔的基片集成波导滤逡逑波器性能也会受到谐振腔的输入输出角度的影响，可以改适当地改变角度，优化逡逑滤波器的性能。逡逑？＊邋？？逡逑ｍ逦峰逡逑ｍ逦？逡逑？逦ｍ逡逑Ａ＊＊逡逑？？逦？午逦Ｖ逡逑＊？邋Ａ逦
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713;TN752

【参考文献】