新型平面多频段耦合器的分析与设计
发布时间：2020-08-13 01:21
【摘要】：近年来,随着无线通信系统的快速发展,对通信设备的要求越来越高,要求系统内部各器件能在多个频段和较宽的频率比范围内工作,并且满足多个系统的通信要求。因此,能够支持多个标准同时工作的通信系统成为目前研究的热点。定向耦合器作为微波系统中的基本组件之一,直接制约着整个系统的性能。随着多制式多功能系统的发展趋势,对多频耦合器也提出了紧迫的需求。为解决上述问题,本论文提出新型的平面多频段耦合器的设计思路,建立分析和设计方法,并且将多频应用拓展到平衡式耦合器电路中。本文针对单端及平衡式耦合器的多频设计,开展了以下三个方面的工作:1.基于耦合线加载的高隔离度多频段分支线耦合器的分析与设计:3-dB分支线耦合器可以实现直通端口和耦合端口的输出功率平分,且保证各端口匹配与隔离良好。在传统分支线结构耦合器电路的基础上,通过加载四对四分之一波长开路/短路耦合线,从而在通带内引入零点实现双频/三频频段下工作。所提出的两个结构设计简单,各通带间均具有高的隔离度,且双频和三频的通带频点易于通过加载的耦合线来独立调节。这部分成果已在 IEEE Transactions on Circuits and Systems Ⅱ-Express Briefs 杂志上发表,并就“基于短路平行耦合线的三频分支线耦合器”申请了一项专利。2.基于耦合线的大频比多频段零分贝耦合器的分析与设计:零分贝耦合器实现交叉端口之间的信号传输,且各端口匹配与隔离良好。该零分贝耦合器的电路结构由耦合线和传输线构成,通过改变中间传输线的电长度即可实现单频和双频频段下工作,无需额外加载支节。所提出的两个电路设计简单、结构紧凑、具有大的通带频比,且单频的中心频点和双频的工作频比易于通过耦合线和传输线的特性阻抗在较宽范围内来调节。这部分成果已在 IEEE Microwave and Wireless Components Letters 杂志发表。3.基于双面平行带线(DSPSL)的多频段平衡式耦合器的分析和设计:首先介绍了双面平行带线(DSPSL)的结构特性,并推导了八端口平衡电路的混合模S参数。利用DSPSL设计了不随频率变化的180°移相器,以实现端口差分信号的输入输出,以及满足宽带的共模抑制。在此单频结构基础上,借鉴单端分支线耦合器实现多频的方式,同样在各个端口加载开路/短路耦合线,实现了双频/三频的平衡式耦合器,且各通带具有差模等功分传输、共模宽频段抑制的特性。这部分成果己被IEEE Transaction on Circuits and Systems Ⅱ-Express Briefs杂志录用,并就“基于180°理想反相器的三频平衡式耦合器”申请了一项专利。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN622
【图文】：
的１８０°反相器与单端分支线耦合器结合，设计出具有宽频段共模抑制性能的单频平衡逡逑式耦合器，并将其扩展到双频和三频工作模式。逡逑本论文的框架结构如图１．６所示，主要内容分为以下五大章：逡逑第一章：绪论。以通信系统中的分支线耦合器、零分贝耦合器和平衡电路为研究背逡逑景，并阐述了多频段耦合器的国内外的发展状况。逡逑第二章：多频段分支线耦合器的设计。首先介绍了传统定向耦合器的技术指标、耦逡逑合方式、电路特性等，继而在传统分支线结构的３－ｄＢ耦合器电路的基础上，提出通过逡逑加载四对四分之一波长平行耦合线，在通带内引入零点，实现双频／三频频段下工作的需逡逑求。本章对两个结构进行了理论分析、工作频点计算，并进行了加工测试与验证。逡逑第三章：多频段零分贝耦合器的设计。首先简要介绍了零分贝耦合器的电路特性、逡逑应用场景以及实现方式。本章提出的平面零分贝耦合器由耦合线和传输线构成，通过改逡逑变中间传输线的电长度即可实现单频和双频频段下工作，无需额外加载支节，电路结构逡逑简单紧凑，且具有较大的工作频比，单频的中心频点和双频的工作频比易于通过耦合线逡逑和传输线的特性阻抗在较宽范围内调节。本章对两个结构进行了理论分析、工作频点计逡逑算
逦１逦耦合端逡逑图２．１定向耦合器原理示意图逡逑图２．１给出了定向耦合器的原理示意图，如图所示是定向耦合器端口邋１输入信号的逡逑情况。类似地，若端口邋２输入信号，那么端口邋１输出直通信号，端口邋４输出z1合信号，逡逑端口邋３为隔离端口，无信号输出。因此可以得出，耦合器各端口的功能不是固定不变的，逡逑选定的信号输入端口的位置决定了其余输出端口的位置，也就是说，耦合器对输入信号逡逑的耦合是有方向的，因此称为定向耦合器。如图２．１所示的传输方向，当耦合端口的输逡逑出信号与输入信号方向相同，称为正向定向耦合器，分支线定向耦合器即满足这一特点，逡逑如下图２．３所示；当两者方向相反，称为反向定向耦合器，耦合线定向耦合器即满足这逡逑一特点
逦逦１逦耦合端逡逑图２．１定向耦合器原理示意图逡逑图２．１给出了定向耦合器的原理示意图，如图所示是定向耦合器端口邋１输入信号的逡逑情况。类似地，若端口邋２输入信号，那么端口邋１输出直通信号，端口邋４输出z1合信号，逡逑端口邋３为隔离端口，无信号输出。因此可以得出，耦合器各端口的功能不是固定不变的，逡逑选定的信号输入端口的位置决定了其余输出端口的位置，也就是说，耦合器对输入信号逡逑的耦合是有方向的，因此称为定向耦合器。如图２．１所示的传输方向，当耦合端口的输逡逑出信号与输入信号方向相同，称为正向定向耦合器，分支线定向耦合器即满足这一特点，逡逑如下图２．３所示；当两者方向相反
本文编号：2791307
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN622
【图文】：
的１８０°反相器与单端分支线耦合器结合，设计出具有宽频段共模抑制性能的单频平衡逡逑式耦合器，并将其扩展到双频和三频工作模式。逡逑本论文的框架结构如图１．６所示，主要内容分为以下五大章：逡逑第一章：绪论。以通信系统中的分支线耦合器、零分贝耦合器和平衡电路为研究背逡逑景，并阐述了多频段耦合器的国内外的发展状况。逡逑第二章：多频段分支线耦合器的设计。首先介绍了传统定向耦合器的技术指标、耦逡逑合方式、电路特性等，继而在传统分支线结构的３－ｄＢ耦合器电路的基础上，提出通过逡逑加载四对四分之一波长平行耦合线，在通带内引入零点，实现双频／三频频段下工作的需逡逑求。本章对两个结构进行了理论分析、工作频点计算，并进行了加工测试与验证。逡逑第三章：多频段零分贝耦合器的设计。首先简要介绍了零分贝耦合器的电路特性、逡逑应用场景以及实现方式。本章提出的平面零分贝耦合器由耦合线和传输线构成，通过改逡逑变中间传输线的电长度即可实现单频和双频频段下工作，无需额外加载支节，电路结构逡逑简单紧凑，且具有较大的工作频比，单频的中心频点和双频的工作频比易于通过耦合线逡逑和传输线的特性阻抗在较宽范围内调节。本章对两个结构进行了理论分析、工作频点计逡逑算
逦１逦耦合端逡逑图２．１定向耦合器原理示意图逡逑图２．１给出了定向耦合器的原理示意图，如图所示是定向耦合器端口邋１输入信号的逡逑情况。类似地，若端口邋２输入信号，那么端口邋１输出直通信号，端口邋４输出z1合信号，逡逑端口邋３为隔离端口，无信号输出。因此可以得出，耦合器各端口的功能不是固定不变的，逡逑选定的信号输入端口的位置决定了其余输出端口的位置，也就是说，耦合器对输入信号逡逑的耦合是有方向的，因此称为定向耦合器。如图２．１所示的传输方向，当耦合端口的输逡逑出信号与输入信号方向相同，称为正向定向耦合器，分支线定向耦合器即满足这一特点，逡逑如下图２．３所示；当两者方向相反，称为反向定向耦合器，耦合线定向耦合器即满足这逡逑一特点
逦逦１逦耦合端逡逑图２．１定向耦合器原理示意图逡逑图２．１给出了定向耦合器的原理示意图，如图所示是定向耦合器端口邋１输入信号的逡逑情况。类似地，若端口邋２输入信号，那么端口邋１输出直通信号，端口邋４输出z1合信号，逡逑端口邋３为隔离端口，无信号输出。因此可以得出，耦合器各端口的功能不是固定不变的，逡逑选定的信号输入端口的位置决定了其余输出端口的位置，也就是说，耦合器对输入信号逡逑的耦合是有方向的，因此称为定向耦合器。如图２．１所示的传输方向，当耦合端口的输逡逑出信号与输入信号方向相同，称为正向定向耦合器，分支线定向耦合器即满足这一特点，逡逑如下图２．３所示；当两者方向相反
【参考文献】
相关博士学位论文 前3条
1 聂伟;微波毫米波集成无源电路研究[D];电子科技大学;2015年
2 林峰;多频带耦合器与功率分配器设计理论及其实现[D];华南理工大学;2013年
3 刘鑫;微波器件小型化及双频微波器件理论研究与设计[D];北京邮电大学;2011年
相关硕士学位论文 前4条
1 赵超颖;宽带平衡式滤波及功分网络电路的研究[D];南京理工大学;2017年
2 姜涌泉;多频定向耦合器的研究与设计[D];西安电子科技大学;2014年
3 杨国彪;双面平行传输线（DSPSL）的工程应用研究[D];南京理工大学;2010年
4 喻洋;基于双面平行带线（DSPSL）结构的射频前端工程研究[D];南京理工大学;2009年
本文编号：2791307
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