基于SIW技术的可重构滤波器的设计与研究

发布时间：2020-10-12 02:26

　　 滤波器是无线通信系统和雷达中不可缺少的基本元器件,特别是在5G通信迅速发展的阶段,频谱资源越来越紧张,在系统集成上需要大量的滤波器来满足所需要的频段要求。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)作为一种新型的导波结构,具有热稳定性好、高功率容量、损耗低、体积小、重量轻、易集成等优点而广泛的应用于微波射频电路的设计中。为了解决通信系统中滤波器空间利用率的问题,本文以SIW和多种平面结构为基础,设计并实现了SIW可重构滤波器,它可以减少滤波器的使用的数量,节约空间的体积,增大利用率。本论文首先介绍了SIW技术的理论基础和等效模型结构,以及几种常见的SIW谐振腔及SIW谐振腔与微带线之间的过渡结构。其次分析了开环谐振器(SRR)、螺旋谐振器(SR)、互补开环谐振器(CSRR)、互补螺旋谐振器(CSR)、马刺线、DMS结构、E型微带线,正交方形贴片谐振器等结构并说明了它们在滤波器中的小型化中的优势。然后在设计SIW可重构滤波器中还介绍了变容二极管和PIN二极管的基本理论、等效电路模型和主要参数。其次本论文设计并实现了一款1/2结构SIW正六边形谐振腔的可重构滤波器,将SIW正六边形谐振腔的一半作为谐振腔,剩余的对侧面用于设计偏置电路,谐振腔内加载二阶互补螺旋谐振器(CSR2),偏置电路加载SMV1405变容二极管,在偏置电路电压的连续调节下,滤波器实现了中心频率连续可调。随后本论文设计并实现了了一款采用1/4结构SIW双通带电调滤波器,采用二阶互补螺旋谐振器(CSR2),马刺线及DMS结构,最终实现第一通带中心频率连续可调,第二通带中心频率固定不变的可重构滤波器。然后本论文以HMSIW谐振腔为理论基础,加载二阶互补螺旋谐振器(CSR2)、E型微带线,两者之间设置有偏置电路,中间通过SMV1345 PIN二极管进行连接,实现了一款HMSIW双通带可切换滤波器。最后本论文设计并实现了一款1/4结构SIW双模可切换滤波器,将SIW沿中心线切掉3/4得到1/4结构SIW,然后采用CSR2,SR3,正交方形贴片谐振器,SMV1345 PIN二极管,在外加正向和反向的偏置电压的作用下,实现了滤波器的单、双通带的可切换。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN713
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 可调滤波器的发展现状
    1.3 基片集成波导
    1.4 本论文的主要内容
第二章 基片集成波导及滤波器的理论基础
    2.1 引言
    2.2 SIW技术
        2.2.1 SIW技术的理论基础
        2.2.2 常见的SIW谐振腔
        2.2.3 SIW谐振腔与微带线的过渡
    2.3 滤波器的基本参数
    2.4 本章小结
第三章 SRR/SR/CSRR/CSR的结构和等效电路
    3.1 引言
    3.2 SRR/SR的结构及等效电路
        3.2.1 开环谐振器(SRR)
        3.2.2 螺旋谐振器(SR)
    3.3 CSRR/CSR的结构和等效电路
        3.3.1 互补开环谐振器(CSRR)
        3.3.2 互补螺旋谐振器(CSR)
    3.4 本章小结
第四章 变容二极管和SIW技术的可重构滤波器的设计
    4.1 引言
    4.2 SIW正六边形谐振腔
    4.3 1/2结构的SIW正六边形谐振腔的滤波器设计
    4.4 变容二极管
        4.4.1 变容二极管的基本理论
        4.4.2 变容二极管的等效电路
        4.4.3 变容二极管的主要参数
        4.4.4 变容二极管的建模及理论分析
        4.4.5 SMV1405变容二极管的参数提取
    4.5 基于1/2结构SIW正六边形谐振腔的可重构滤波器
    4.6 1/4结构SIW双通带电调滤波器的设计
        4.6.1 双模和多模的基本理论
        4.6.2 微扰片结构及电磁扰动
        4.6.3 马刺线以及DMS结构
        4.6.4 1/4结构SIW双通带电调滤波器
    4.7 本章小结
第五章 基于SIW技术的可切换滤波器的设计
    5.1 引言
    5.2 PIN二极管
        5.2.1 PIN二极管的基本理论
        5.2.2 PIN二极管的等效电路
        5.2.3 PIN二极管SMV1345的参数提取
    5.3 HMSIW双通带可切换滤波器的设计
        5.3.1 E型微带线结构
        5.3.2 HMSIW双通带可切换滤波器
    5.4 1/4结构SIW双模可切换滤波器的设计
        5.4.1 方形贴片双模谐振器
        5.4.2 1/4结构SIW双模可切换滤波器
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

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本文编号：2837494