5G高带外抑制毫米波带通滤波器设计
发布时间：2021-06-05 21:21
随着第五代（5G,Fifth Generation）移动通信技术的快速发展,毫米波技术由于可以实现高速的数据传输成为了5G通信的关键技术之一。滤波器作为通信系统中的关键性器件,承担着频率选择的重要作用,其性能对通信系统的传输质量有着至关重要的影响。因此,研究高带外抑制毫米波带通滤波器具有重要的理论和实际意义。本文主要针对应用于5G毫米波通信系统中的高带外抑制带通滤波器进行研究,并且基于基片集成波导（SIW,Substrate Integrated Waveguide）技术,完成了多种类型高带外抑制毫米波滤波器的设计。本文的主要研究内容如下:1.提出了一种基于双模SIW和微带谐振器的混合结构谐振器,其中微带谐振器加载在双模SIW谐振腔的内部。首先,利用该混合结构谐振器设计了一种通带独立可控的双通带滤波器,其中双模微带谐振器的奇模和偶模以及双模SIW谐振器的简并模式TE102和TE201分别构成滤波器的下通带和上通带。由于信号的多路径传输,可以在阻带引入三个传输零点,实现了较高的带外抑制。同时,两个通带都采用双模技术,有利于滤波器的小型化设计。随...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于PCB工艺和SIW技术的毫米
江南大学硕士学位论文28由耦合矩阵和拓扑结构得到的频率响应如图3-17所示，可以得出非谐振节点的频率为24.45GHz。最终滤波器的设计流程可以分为以下步骤：（1）根据滤波器中心频率确定双模SIW谐振腔的尺寸，其初始尺寸可以借助上文提到的公式(3-1)来提取，然后使用HFSS软件对该谐振腔进行本征模仿真，仿真优化得到谐振腔的最终尺寸。（2）根据滤波器带宽和上阻带的传输零点位置确定输入输出端口与SIW谐振腔中心线AA’的偏移距离T，然后调节耦合窗口大小W来满足通带回波损耗的要求。（3）根据非谐振节点的谐振频率确定半波长谐振器的长度Lm，然后调节馈电微带线长度Lc，从而调节下阻带传输零点的位置。在上述步骤的基础上，利用HFSS软件对滤波器进行仿真优化，经过优化的电路尺寸参数为：L=8.05，W50=1.9，Wt=1.7，Lt=1，D1=0.4，D2=0.4，D3=0.7，P=0.8，Wc=0.2，Lc=3.95，Wm=0.2，Lm=3.3，S=0.1，W=2.7，T=2（单位：mm）。图3-18给出该滤波器实物图片，该滤波器除去输入输出端口的整体尺寸为12.5mm×11.5mm，等效为1.7λg×1.5λg，其中λg为28GHz所对应的波导波长。图3-19给出了测试结果和仿真结果之间的比较，从图中可以看出，测试结果和仿真结果较为吻合，测得通带的中心频率位于28GHz，带宽为0.44GHz，带内最大插入损耗为2dB，带内反射系数大于15dB，并且两个传输零点位于26.73GHz和28.4GHz。图3-18准椭圆双模SIW滤波器加工实物图26.0026.5027.0027.5028.0028.5029.0029.5030.00Frequency(GHz)-45.00-40.00-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00S-parameters(dB)SimulatedMeasuredS11S21图3-19准椭圆双模SIW滤波器仿真和测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非谐振节点的盒型拓扑结构基片集成波导滤波器设计[J]. 刘庆,周东方,吕大龙,沈威宇,张德伟,张毅. 电子学报. 2019(05)
[2]具有4个传输零点的源-负载耦合滤波器[J]. 褚庆昕,范莉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(10)
[3]基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究[J]. 李皓,华光,陈继新,洪伟,崔铁军,吴柯. 电子学报. 2003(S1)
博士论文
[1]微波多模谐振理论及其在滤波器设计中的应用研究[D]. 杨帅.西安电子科技大学 2016
[2]无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D]. 吴边.西安电子科技大学 2008
本文编号：3212936
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于PCB工艺和SIW技术的毫米
江南大学硕士学位论文28由耦合矩阵和拓扑结构得到的频率响应如图3-17所示，可以得出非谐振节点的频率为24.45GHz。最终滤波器的设计流程可以分为以下步骤：（1）根据滤波器中心频率确定双模SIW谐振腔的尺寸，其初始尺寸可以借助上文提到的公式(3-1)来提取，然后使用HFSS软件对该谐振腔进行本征模仿真，仿真优化得到谐振腔的最终尺寸。（2）根据滤波器带宽和上阻带的传输零点位置确定输入输出端口与SIW谐振腔中心线AA’的偏移距离T，然后调节耦合窗口大小W来满足通带回波损耗的要求。（3）根据非谐振节点的谐振频率确定半波长谐振器的长度Lm，然后调节馈电微带线长度Lc，从而调节下阻带传输零点的位置。在上述步骤的基础上，利用HFSS软件对滤波器进行仿真优化，经过优化的电路尺寸参数为：L=8.05，W50=1.9，Wt=1.7，Lt=1，D1=0.4，D2=0.4，D3=0.7，P=0.8，Wc=0.2，Lc=3.95，Wm=0.2，Lm=3.3，S=0.1，W=2.7，T=2（单位：mm）。图3-18给出该滤波器实物图片，该滤波器除去输入输出端口的整体尺寸为12.5mm×11.5mm，等效为1.7λg×1.5λg，其中λg为28GHz所对应的波导波长。图3-19给出了测试结果和仿真结果之间的比较，从图中可以看出，测试结果和仿真结果较为吻合，测得通带的中心频率位于28GHz，带宽为0.44GHz，带内最大插入损耗为2dB，带内反射系数大于15dB，并且两个传输零点位于26.73GHz和28.4GHz。图3-18准椭圆双模SIW滤波器加工实物图26.0026.5027.0027.5028.0028.5029.0029.5030.00Frequency(GHz)-45.00-40.00-35.00-30.00-25.00-20.00-15.00-10.00-5.000.00S-parameters(dB)SimulatedMeasuredS11S21图3-19准椭圆双模SIW滤波器仿真和测试结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非谐振节点的盒型拓扑结构基片集成波导滤波器设计[J]. 刘庆,周东方,吕大龙,沈威宇,张德伟,张毅. 电子学报. 2019(05)
[2]具有4个传输零点的源-负载耦合滤波器[J]. 褚庆昕,范莉. 华南理工大学学报(自然科学版). 2010(10)
[3]基片集成波导和微带转换器的理论与实验研究[J]. 李皓,华光,陈继新,洪伟,崔铁军,吴柯. 电子学报. 2003(S1)
博士论文
[1]微波多模谐振理论及其在滤波器设计中的应用研究[D]. 杨帅.西安电子科技大学 2016
[2]无线通信中微波滤波器的比较设计法与应用研究[D]. 吴边.西安电子科技大学 2008
本文编号：3212936
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