分支线定向耦合器宽带化和谐波抑制的设计和研究

发布时间：2020-07-22 07:01

【摘要】：目前,随着中国第四代移动通信技术(4G)的飞速发展,对传输接收设备的性能要求越来越高,其中分支线定向耦合器在这些设备中有着非常关键的作用,分支线定向耦合器也正在向宽带化、可抑制谐波和柔性化发展。传统的分支线定向耦合器虽然设计简单,但是工作带宽很窄,对于3dB的分支线定向耦合器相对带宽只有10%;本文首先设计了一款加入哑铃型DGS的3dB两节分支线耦合器和加入矩形DGS的3dB三节分支线耦合器,带宽分别增加到了26%和50%,然后设计了一款通过在端口加入1/4波长变换器来实现宽带匹配的10dB分支线耦合器,测试数据显示相对带宽增加到42.6%。同时,由于传统分支线定向耦合器是由1/4波长传输线组成,具有周期性的频率响应,因此不能抑制由非线性器件产生的高次谐波,尤其是三次谐波。本文基于在端口加入1/4波长阻抗变换器宽带分支线耦合器,通过在各个分支线和主线上加入单枝节,形成T型结,来抑制三次谐波。这个分支线耦合器的中心频率在3GHz,相对带宽达到了43.6%,在保持了相对较宽的带宽同时可以抑制三次谐波,在三次谐波处S21、S31和S41都小于-15dB;同时设计了一款集成缺陷地低通滤波器宽带分支线耦合器,利用滤波器的滤波特性来实现,能很好的抑制二次三次谐波。最后对柔性传统分支线耦合器和基于加开路枝节宽带分支线耦合器的弯曲特性进行了仿真和测试,发现分支线耦合器在弯曲的状态下性能基本不会变化,除了会有部分频率偏移,频偏在100MHz左右。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN622
【图文】：

线耦合器如图 2.3 所示，它的分析使用偶-奇模分析[48]，奇模偶模究对称结构的微波器件非常有用的方法；首先假定在端口 1 输入单波，如图 2.4 所示为归一化的分支线耦合器的电路图，根据奇偶模输入分解为偶模激励和奇模激励的叠加，即为图 2.5 中为两个电路 2.5 中的奇模电路和偶模电路的 1 端口和 4 端口分别叠加就是图。图中所表示的激励波的振幅和传输线的特性阻抗都是归一化的线性的，实际的响应是偶模和奇模的响应之和。隔离 耦合图 2.3 分支线耦合器的几何形状

输入波的振幅是±1/2，所以分支线定向耦合器的每个端口的出射波为：1eo2121B = （2.7）（2.8）（2.9）（2.10）图2.5分支线耦合器的奇模和偶模激励电路图

了两端口匹配网络的分支线耦合器的耦合度在于频率。同时为了使其具有定向耦合器的特性，相位要相差 180 度。耦合系数取决于 和 的相口的功率比为：有：图 3.1 分支线耦合器的等效导纳电路图

【参考文献】

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本文编号：2765479