集成滤波功能的可重构微波无源电路研究

发布时间：2020-05-12 15:14

【摘要】：随着现代无线通信系统的发展,小型化、低成本和高性能成为微波射频电路的重要考虑因素。为满足现代高集成度无线通信系统的要求,可重构多功能滤波电路已成为当前研究热点,其不仅能将多个功能集成在一个电路上,而且可以降低加工成本,减小电路尺寸面积以及避免多个器件级联所带来的失配损耗。本文针对当前集成滤波功能的可重构微波无源电路尚存在的一些性能缺陷问题进行深入的分析和研究,并给出相应的解决方案,主要研究内容可以概括如下:1.频率与功分比同时可调的可重构滤波巴伦:通过变容二极管和滑动变阻器加载的开路传输线和双模谐振器提出了一个频率与功分比同时可调的滤波巴伦。通过在开路传输线中间加载变容二极管和滑动变阻器,这样不仅可以减小电路尺寸面积,而且可以灵活地调节滤波巴伦两个输出端口的功率比。滤波巴伦可调的频率通过调节加载在双模谐振器上的变容二极管来实现。通过对比发现,本文所设计的可重构滤波巴伦具有电路体积小,频率和功分比同时可调的优点。2.集成滤波巴伦的低通带通可重构三工器:通过分布耦合技术和串联开关的方法提出了将低通滤波器、滤波巴伦、开关和带通滤波器等多个模块有效地集成在一个电路里。首先,通过调节开关上的电压可以实现控制多工器的低通响应。其次,调节加载在多模谐振器上的P-I-N二极管上的电压可以控制多工器的带通响应。另外,通过调节加载在双模谐振器上的P-I-N二极管上的电压还可以实现滤波巴伦功能的开启与闭合。最后,通过选择不同的控制电压,首次实现了低通带通三工器、低通带通双工器、低通滤波器、带通滤波器和滤波巴伦等多个状态可切换的多功能集成电路。3.多模可重构两路滤波功分器:通过选择不同的耦合拓扑结构提出了两个新型多模可重构两路滤波功分器。第一个是三模可重构两路滤波功分器。该功分器利用P-I-N二极管加载的双模谐振器的谐振原理,通过选择不同的控制电压来实现三个工作模式可切换的滤波功分器,其中三种模式分别是双频滤波功分器、高频单通带滤波功分器以及低频单通带滤波功分器。第二个是双模可重构宽带两路滤波功分器。此双模功分器有两种工作模式,即一个可重构宽带滤波功分器和一个全阻滤波器。该宽带滤波功分器根据选定的耦合拓扑结构,利用一对变容二极管加载的三模谐振器和平行耦合线技术首次实现了频率、带宽和功分比同时可调。首先,宽带滤波功分器可调的频率和带宽主要通过调节加载谐振器的变容二极管来实现。其次,可调的功分比通过调节加载在输入平行耦合线的两个变容二极管来完成。最后,通过错开两个谐振器的谐振频率并降低二者之间的耦合度,从而在两个输出端口之间实现一个全阻滤波器。4.频率、带宽和功分比可调的四路滤波功分器:通过在三线平行耦合线和枝节加载的四模谐振器之间选择合适的耦合拓扑,提出了一个频率、带宽和功分比同时可调的四路滤波功分器。首先,该四路滤波功分器通过调节加载在四模谐振器上的变容二极管可实现三种可切换的滤波响应,即宽带、双频和单频三种滤波响应。其次,双频滤波功分器的可调的频率和带宽可通过调节加载在谐振器上变容二极管来实现。最后,可调的功分比通过调节加载在输入平行耦合线的四个变容二极管来实现。5.基于准集总元件的双模可重构滤波功分器:基于高阻抗传输线等效为准集总电感和变容二极管具有可变电容的原理,根据选定的耦合拓扑提出了具有两个工作模式的多功能四路和八路滤波功分器。两种模式分别为一个频率可调的滤波功分器和一个全阻滤波器。通过调节高阻抗传输线上加载的变容二极管可实现四路和八路滤波功分器可调的频率。通过错开各个谐振器的谐振频率和降低谐振器之间的耦合,在两个非相邻输出端口之间可实现一个具有高抑制度的全阻滤波器。
【图文】：

巴伦,功分器,可重构,无线通信系统

而逐渐替代滤波器组。可重构滤波器能够有效地兼容多个通信协议以便消除逡逑多个较强的干扰信号，从而广泛应用于手机通信、电子对抗、导航系统和卫星通信等逡逑多个领域，如图１．１所示。逡逑＿逦Ｃｌ逡逑手围ｎ逦ｆ逦可重构滤波器逦电子对抗逡逑Ｌ逡逑导航系统逦卫星通信逡逑图１．１可重构滤波器的广泛应用逡逑在无线通信系统中，功分器，巴伦和多１：器亦是其甫要的组成部分。功分器或逡逑巴伦由于其在输出端能提供两个同相或反相的输出信号，而广泛丨、ｖ：用ｒ？各种微波射频逡逑电路中，比如：放大器、混频器、天线馈电网络，平衡电路等。传统的功分器和巴伦逡逑１逡逑

示意图,功能器件,示意图,巴伦

而逐渐替代滤波器组。可重构滤波器能够有效地兼容多个通信协议以便消除逡逑多个较强的干扰信号，从而广泛应用于手机通信、电子对抗、导航系统和卫星通信等逡逑多个领域，如图１．１所示。逡逑＿逦Ｃｌ逡逑手围ｎ逦ｆ逦可重构滤波器逦电子对抗逡逑Ｌ逡逑导航系统逦卫星通信逡逑图１．１可重构滤波器的广泛应用逡逑在无线通信系统中，，功分器，巴伦和多１：器亦是其甫要的组成部分。功分器或逡逑巴伦由于其在输出端能提供两个同相或反相的输出信号，而广泛丨、ｖ：用ｒ？各种微波射频逡逑电路中，比如：放大器、混频器、天线馈电网络，平衡电路等。传统的功分器和巴伦逡逑１逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN92

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