通道连续三工器关键技术研究

发布时间：2020-11-20 04:08

　　 为了提高频率资源利用率,降低对其他微波器件的宽带性能要求,以实现“稀释”信号的功能,一般会对宽带频谱信号进行信道化滤波处理,被广泛应用于通信系统中的通道连续多工器是实现该过程的核心器件,也是宽带数字接收机的关键器件之一。它的主要原理就是利用多个通道邻接的滤波器组成滤波器组来同时将宽带信号中的多个相互独立的子带信号分离出来以便于后续处理。通常,多工器有几个通道滤波器组成,就称其为几工器。传统的通道连续多工器多由一些立体结构的微波器件构成,如腔体滤波器、环形器等,虽然用立体结构实现的多工器,插入损耗相对较好,通道隔离度也相对较高,但是器件体积较大,结构相对复杂,不利于系统集成。因此,本论文从平面结构入手,对通道连续多工器的一些关键技术进行了深入研究,由于平面结构可采用的匹配电路结构较为单一,且不易实现较多通道的匹配,所以星形结平面通道连续三工器是本文的重点研究对象。首先,本文对平面通道连续三工器初值的快速构建方法进行了研究,主要采用直接设计法和四分之一波长T型结匹配法。设计思想是先将第一、第二通道滤波器构造成双工器,并将此双工器当作一个整体再与第三通道滤波器继续进行双工器匹配,最终完成三工器的设计。在设计过程中,重点是依靠ADS仿真软件分析双工器及三工器的电路模型,以寻找影响匹配的关键因子,并对其做出合适的修正。接着,为了避免采用高阶滤波器的形式增加通道的选择性,本文将三种引入传输零点的方法应用到了通道连续三工器的设计当中。采用传统交叉耦合方式实现的通道连续三工器,由于通道滤波器中谐振器结构Q值较低,导致带内插入损耗较大。随后,为了解决这一问题,基于结构Q值较大的开口环谐振器,又利用电磁混合耦合法和加载提取极点单元(EPU)法进行了两款通道连续三工器的设计。其中加载EPU法,可以在插入损耗较低的情况下,直接引入两对传输零点。最终,基于交叉耦合以及电磁混合耦合技术的通道连续三工器实测插入损耗分别为8.9dB和2.5dB,隔离度分别为45dB和38dB;基于加载EPU技术的通道连续三工器仿真插入损耗为3.4dB,隔离度为45dB。最后,本文针对平面宽带通道连续三工器的实现技术展开研究,发现利用悬置带状线结构采用高低通滤波器级联的方式,可以达到目的。基于此研制了一款4～7GHz的通道连续三工器,实测结果显示三个通道带内插损约为1.2dB,回波损耗约为13dB,通道之间的隔离度优于53dB。本文后续计划对更多通道的平面通道连续多工器、高温超导通道连续三工器以及微带结构的宽带匹配技术展开研究。
【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】：TN631.2
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 多工器的国内外研究历史与现状
    1.3 本文的研究内容
    1.4 本文的结构安排
第二章 滤波器设计基础与多工器理论
    2.1 滤波器基础理论
        2.1.1 滤波器性能参数
        2.1.2 微波谐振器
        2.1.3 微带滤波器基本设计原理
    2.2 多工器理论
        2.2.1 混合电桥耦合法
        2.2.2 环形器耦合法
        2.2.3 定向滤波器法
        2.2.4 多枝节耦合法
    2.3 本章小结
第三章 通道连续三工器初值快速构建
    3.1 通道连续三工器设计方法
        3.1.1 通道连续三工器理论模型
        3.1.2 通道连续三工器初值设计步骤
    3.2 通道连续三工器电路模型分析
        3.2.1 通道滤波器耦合系数矩阵综合
        3.2.2 电路模型关键影响因子修正
    3.3 本章小结
第四章 三工器通道高选择性技术研究
    4.1 交叉耦合通道连续三工器技术
    4.2 电磁混合耦合通道连续三工器技术
        4.2.1 混合耦合电路的分析
        4.2.2 两阶滤波器的实现
        4.2.3 四阶通道滤波器的实现
        4.2.4 基于电磁混合耦合法的通道连续三工器实现
    4.3 加载提取极点单元（EPU）通道连续三工器技术
        4.3.1 新型准椭圆函数滤波器的拓扑结构
        4.3.2 传输零点位置的任意分布
        4.3.3 电流密度分布分析
        4.3.4 基于加载EPU法的通道连续三工器实现
    4.4 本章小结
第五章 三工器宽带高低通级联技术研究
    5.1 宽带高低通级联三工器设计
        5.1.1 基本实现方案
        5.1.2 原型电路设计
    5.2 基于悬置带状线的三工器实现
        5.2.1 悬置带状线特性分析
        5.2.2 悬置带状线低通和高通滤波器实现
        5.2.3 悬置带状线通道连续三工器实现
    5.3 宽带通道连续三工器的制作与测试分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文内容总结
    6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

【参考文献】

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1 宁俊松;羊恺;罗正祥;补世荣;张天良;;高温超导连续通带双工器的研制[J];科学通报;2009年06期

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本文编号：2890924