基于耦合结构的宽带滤波器与功分器研究
发布时间：2021-11-28 07:53
随着万物互联时代的到来,市场对于大容量、高速率、小体积、低功耗的无线通信系统需求不断增加,滤波器和功分器作为无线通信系统中的核心无源器件,其性能提升对无线通信系统意义重大。本论文基于平面/多层耦合结构,对高性能的宽带滤波器和功率分配器展开研究,主要研究内容如下:首先,提出了两种基于多层八角形缺陷地耦合结构的新型超宽带滤波器,推导了多层八角形缺陷地耦合结构的散射参数和基于该结构的超宽带滤波器设计公式。第一种滤波器采用单级多层八角形缺陷地耦合结构实现了超过140%的3dB相对带宽,小于0.2dB的通带内波纹,并利用并联短路/开路枝节实现了两个可调的传输零点,改善了带外抑制性能。第二种滤波器基于两级级联的多层八角形缺陷地耦合结构,实现了超过110%的3dB相对带宽和超过4.5倍中心频率的20dB超宽阻带。这两款滤波器均通过加工和测试进行了验证。随后,研究了一种通用隔离结构,设计了一种宽带高隔离功率分配器。相较传统的功率分配器,采用该结构可以获得更好的隔离性能和更宽的带宽。而且,由于不需要隔离电阻,基于此结构的功率分配器可以方便地应用于大功率环境。仿真表明所设计的功率分配器在3GHz-9GHz...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．５平行耦合线示意图??
网络理论出发讨论两种最基本的功率分配器。??２．３．１?Ｔ型结功率分配器??Ｔ型结功率分配器是最简单的功率分配器，如图２．７所示，其是一种由两个输出端??口和一个输入端口组成的三端口网络。??ａ）?Ｔ型结传输线模型?ｂ）微带Ｔ型结??图２．７微带Ｔ型结及其传输线模型图??假设这三个端口都是匹配的，则任意一个三端口网络的散射矩阵可以用下式表示：??０?＾１２?＊＾１３??［５］＝?５２１?０?Ｓ２３?（２．４０）??＿＊＾３１?＾３２?＾??若这个三端口网络是无耗的，则要求上式所示的散射矩阵是幺正的，这会导出下列条件：??｜５１２ｆ＋｜５Ｉ３｜２＝ｌ?（２．４１）??｜＾１２｜２＋｜５２３｜２＝１?（２．４２）??｜心｜２＋丨心丨２＝１?（２．４３）??ＳＵ＇Ｓ２，?＝?０?（２．?４４）??ｄ?＝?０?（２．?４５）??ＳＵ＇Ｓ，？?＝?０?（２．?４６）??式２．４４－２．４６表明０１２，Ｓ３，Ｓ２３）这三个参量中至少两个为零，但这又和式２．４１－２．４３相互矛??盾，所以三端口网络不可能是无耗、互易和全端口匹配的。对于Ｔ型结功分器来说，输??入、输出端口是匹配的，但是，输出端口间无隔离，而且从输出端口往里看是失配的。??１８??
不能全端口匹配和输出端口没有隔离的缺点。一种能够实现全端口匹配和输出端口之间??的隔离的有耗三端口网络被提了出来，这就是广泛用于各种微波系统中的Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功??率分配器。图２．６给出了等功率分配的Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器的等效传输线电路和微带模型。??Ｐｏｒｔ２??＜?Ｐｏｒｔ３??ａ）?Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器传输线模型?ｂ）微带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器??图２．８微带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎｓ功分器及其传输线模型图??为了导出上图所示Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功率分配器的散射参数，用电源（ｔ／ｓ）对端口?２进行激??励，并将其他两个端口接上匹配负载。又为了电路的对称性，可以将端口２的激励分为??两个等幅同相的激励（［／ｓ／２，％／２），将端口?３的激励分解为两个等幅反相的激励??（ｔ／ｓ／２，?－ｔ／ｓ／２）。同时，用两个值为２ＺＤ的并联电阻等效端口?１的负载电阻Ｚ。，用两个??值为＆的串联电阻等效端口?２和端口?３之间的电阻２Ｚ。。这样，就可以将原电路分解为??偶模激励电路和奇模激励电路。经过归一化后，将原电路从中心对称面处分成两个独立??的电路，其中偶模激励电路如图２．７所示，奇模激励电路如图２．８所示。??端〒??＼?１??厂?Ｚ?ｆ?＂２??ｉ开路ｉ?＾??图２．７偶模激励??偶模：对于偶模
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带滤波器的研究现状与进展[J]. 官雪辉,陈鹏,刘海文,蔡鹏. 华东交通大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]多性能微波功率分配器及高性能功率放大器的研究[D]. 李久超.北京邮电大学 2014
[2]超宽带带通滤波器的设计理论及其小型化研究[D]. 蔡鹏.上海大学 2007
本文编号：3524020
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．５平行耦合线示意图??
网络理论出发讨论两种最基本的功率分配器。??２．３．１?Ｔ型结功率分配器??Ｔ型结功率分配器是最简单的功率分配器，如图２．７所示，其是一种由两个输出端??口和一个输入端口组成的三端口网络。??ａ）?Ｔ型结传输线模型?ｂ）微带Ｔ型结??图２．７微带Ｔ型结及其传输线模型图??假设这三个端口都是匹配的，则任意一个三端口网络的散射矩阵可以用下式表示：??０?＾１２?＊＾１３??［５］＝?５２１?０?Ｓ２３?（２．４０）??＿＊＾３１?＾３２?＾??若这个三端口网络是无耗的，则要求上式所示的散射矩阵是幺正的，这会导出下列条件：??｜５１２ｆ＋｜５Ｉ３｜２＝ｌ?（２．４１）??｜＾１２｜２＋｜５２３｜２＝１?（２．４２）??｜心｜２＋丨心丨２＝１?（２．４３）??ＳＵ＇Ｓ２，?＝?０?（２．?４４）??ｄ?＝?０?（２．?４５）??ＳＵ＇Ｓ，？?＝?０?（２．?４６）??式２．４４－２．４６表明０１２，Ｓ３，Ｓ２３）这三个参量中至少两个为零，但这又和式２．４１－２．４３相互矛??盾，所以三端口网络不可能是无耗、互易和全端口匹配的。对于Ｔ型结功分器来说，输??入、输出端口是匹配的，但是，输出端口间无隔离，而且从输出端口往里看是失配的。??１８??
不能全端口匹配和输出端口没有隔离的缺点。一种能够实现全端口匹配和输出端口之间??的隔离的有耗三端口网络被提了出来，这就是广泛用于各种微波系统中的Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功??率分配器。图２．６给出了等功率分配的Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器的等效传输线电路和微带模型。??Ｐｏｒｔ２??＜?Ｐｏｒｔ３??ａ）?Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器传输线模型?ｂ）微带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功分器??图２．８微带Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎｓ功分器及其传输线模型图??为了导出上图所示Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ功率分配器的散射参数，用电源（ｔ／ｓ）对端口?２进行激??励，并将其他两个端口接上匹配负载。又为了电路的对称性，可以将端口２的激励分为??两个等幅同相的激励（［／ｓ／２，％／２），将端口?３的激励分解为两个等幅反相的激励??（ｔ／ｓ／２，?－ｔ／ｓ／２）。同时，用两个值为２ＺＤ的并联电阻等效端口?１的负载电阻Ｚ。，用两个??值为＆的串联电阻等效端口?２和端口?３之间的电阻２Ｚ。。这样，就可以将原电路分解为??偶模激励电路和奇模激励电路。经过归一化后，将原电路从中心对称面处分成两个独立??的电路，其中偶模激励电路如图２．７所示，奇模激励电路如图２．８所示。??端〒??＼?１??厂?Ｚ?ｆ?＂２??ｉ开路ｉ?＾??图２．７偶模激励??偶模：对于偶模
【参考文献】：
期刊论文
[1]超宽带滤波器的研究现状与进展[J]. 官雪辉,陈鹏,刘海文,蔡鹏. 华东交通大学学报. 2011(01)
博士论文
[1]多性能微波功率分配器及高性能功率放大器的研究[D]. 李久超.北京邮电大学 2014
[2]超宽带带通滤波器的设计理论及其小型化研究[D]. 蔡鹏.上海大学 2007
本文编号：3524020
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