多工器的综合与设计

发布时间：2019-11-09 20:42

【摘要】：随着无线通信技术的飞速发展,无线通信系统中可用的频谱资源变得更加紧张,信道变得更加拥挤,通常需要对信道进行合理地划分和合并,这对微波多工器的设计带来了很大挑战。因此,研究高性能、小型化的多工器的综合与设计方法具有重要意义。本文首先基于G.Macchiarella提出的多工器的特征多项式综合理论对星形结型多工器的综合方法进行了研究,推导了星形结型多工器及其信道滤波器的特征多项式表达式并介绍了多项式的迭代求法。根据多工器的特征多项式给出了多工器的S参数和群时延响应曲线,而由信道滤波器的特征多项式提取出归一化耦合矩阵。随后给出了耦合矩阵的去归一化方法,从而得到多工器的设计参数,例如耦合系数、谐振频率和外部品质因数。这种综合方法很灵活,可以在得到多工器频率响应后再选择多工器的拓扑结构,为设计提供了一定自由度。随后通过多工器的综合实例验证了这种综合方法的有效性。然后对广义切比雪夫型滤波器中任意拓扑结构耦合矩阵的优化提取理论进行研究,给出了一种基于矩阵旋转消元理论的耦合矩阵优化提取方法。在折叠型拓扑结构耦合矩阵基础上,通过优化的方法得到一组最优的矩阵旋转序列和旋转角而得到新的耦合矩阵,从而实现对任意拓扑结构耦合矩阵的优化提取。此外,这种优化提取方法对优化初值的选取不敏感,因此初值对优化结果的影响不大。其次研究了基于三维电磁仿真软件HFSS的计算机辅助调谐技术。介绍了Y矩阵法和群时延法的相关理论公式,讨论了HFSS中几种不同的集总参数端口设置方式对仿真结果的影响,并给出了集总参数端口阻抗的计算公式。传统的调谐方式通常是直接优化11S和21S曲线,有很大的盲目性,所以很耗时。而本文提出的这种调谐方法直观的给出了耦合系数、谐振频率和外部品质因数与模型尺寸之间的关系,从而快速而准确地找到符合要求的模型尺寸,所以有效缩短了设计周期。最后给出了基于MATLAB用户图形界面GUI设计的多工器综合程序,实现了星形结型多工器简单快捷的设计,简化了设计过程,有很好的工程应用价值。
【图文】：

图 1-1 混合电桥耦合多工器环形器耦合多工器中每个信道由一个环形器和一个滤波器组成，如图 1-2 所。其中，环形器的单向性同样可以降低各信道之间的相互干扰。因此，这种结多工器的设计同样可以引入模块集成化概念，并且设计和装配环节也更加容易。

图 1-2 环形器耦合多工器定向滤波器多工器由一组定向滤波器级联而成，，如图 1-3 所示。定向滤波器中一个端口接负载的四端口器件。而另外三个端口实际上可看作与带通滤波接的环形器。功率从端口一输入并在端口二处呈现出带通频率响应，同时滤
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN92

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本文编号：2558661