基于接地悬置共面波导的微波滤波器研究

发布时间：2020-06-24 13:52

【摘要】：现代通信系统快速发展,对器件的要求越来越高,滤波器作为通信系统中一类重要器件,和通信系统的发展相辅相成。现如今对于滤波器小型化、高性能以及易于集成等特性的要求越来越高。与其它传输线结构相比,共面波导具有易集成、电磁屏蔽性能好、色散性好且加工简单等优点;此外,悬置结构能减小电路的插入损耗、增加机械强度,同时可设计集成化电路,实现自封装。本文提出了新型接地悬置共面波导结构,并以此平台为基础设计了几个滤波器。本文首次提出了基于自封装的新型接地悬置共面波导结构。首先设计成3层模型,研究结构基本特性;然后改为介质板内侧掏空、外侧壁全部敷铜的5层模型,逐渐向可加工实现的结构靠近;之后加入过渡带,实现空气腔的封闭,从而提高性能,并再次进行大量仿真,研究各变量对传输特性的影响,确定最终结构。并将最终结构的传播常数与传统平面结构对比,证实此接地悬置共面波导结构提高了传输线性能。在提出的新型接地悬置共面波导结构的基础上,设计了两个带通滤波器。第一,设计了一个基于弯折的T形均匀阻抗谐振器的双通带滤波器。利用奇偶模分析法计算了滤波器的谐振频率并通过仿真软件对计算的结果进行验证。通过加载的开路枝节提高滤波器的带外抑制;利用谐振器接地处的磁耦合、谐振器之间的电耦合以及源、负载耦合引入4个传输零点,文中对影响几个传输零点的变量做了详细分析;最终将此滤波器进行加工测试,结果显示测试结果和仿真结果较吻合。第二,设计了一个基于T形阶梯阻抗谐振器的单通带滤波器。此滤波器将T形谐振器的三端弯折,一端连接馈线,并在馈线上刻蚀缺陷,还将一部分馈线延伸,与谐振器形成耦合,影响传输零点;另一端形成类似勾形结构,与另一侧的谐振器耦合,形成一路传输路径,产生电耦合,控制滤波器带宽并影响传输零点;剩下一端接地,形成另一路传输路径,产生磁耦合,并影响传输零点和滤波器带宽等。最后设计了一个基于新型接地悬置共面波导结构的阶梯阻抗带阻滤波器,利用谐振器两路路径的相位差形成阻带特性,通过改变阻抗比控制影响滤波器的通带和阻带性能。还将此悬置结构滤波器的转接头由最初的SMA转接头改为了2.92mm的End Launch转接头,最下层覆盖层加厚,并增加铆钉数量,提高结构的封闭性以及机械强度。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN713
【图文】：

缺陷结构,共面波导,带阻滤波器,仿真测试

缺陷结构共面波导带阻滤波器[17]

共面波导,带通滤波器,缺陷,阶梯阻抗谐振器

(a)单元结构 (b)仿真测试结果(c)周期结构 DGS (d) 周期结构仿真测试结果图1.7 共面波导缺陷地结构带通滤波器[18]在缺陷地结构的发展过程中，慢慢出现了其它形式的谐振器结构，均匀阶梯阻抗谐振器(Uniform Impedance Resonator，UIR)和阶梯阻抗谐振器(Stepped ImpedanceResonator，SIR)作为两类谐振器结构在滤波器设计中占据着很重要的地位。结合 UIR、SIR、耦合等思想设计的滤波器既能实现较好的通带性能，又能通过设计产生的传输零点提高滤波器的带外抑制性能。2006 年 Hualiang Zhang and Kevin J. Chen 等人提出的滤波器[19]如图 1.8 所示。作者使用共面波导三段式步进 SIR 结构，它可以在传统的两节 SIR 结构上进一步减小尺寸。此外，三部分 SIR 提供了向地线引入有效电容耦合

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