具有频率可调谐功能的巴伦及带通滤波器设计
发布时间：2021-01-28 19:08
巴伦是平衡不平衡转换的器件,而带通滤波器是频率分配和选择的器件,在射频前端应用中均扮演重要角色。当前,随着无线通信技术的快速发展,对巴伦和带通滤波器提出了更严格要求,即高性能、高可靠性、小型化和低成本。微带结构的巴伦和带通滤波器由于其平面结构、体积小、重量轻、可靠性高和低成本得到了广泛的发展。近年来,随着无线通信标准的不断变化,对于能够实现多频段覆盖的可重构通信系统的需求越来越迫切。因此,对微带频率可调谐巴伦和带通滤波器研究具有重要的意义。在国家自然科学基金（基金号:61571075）的支持下,论文对微带频率可调谐巴伦和带通滤波器进行了研究,具体内容为:（1）提出了一款频率可调谐巴伦。该巴伦基于变容二极管加载平行耦合线实现,通过调节变容二极管的电容值实现频率调谐,并在调谐过程中能保持良好的输入端口阻抗匹配。采用信号流图和奇偶模方法进行分析,并推导出其设计公式。使用ADS软件进行仿真,并进行实物的加工、测试。测量结果表明,该巴伦的频率调谐范围为0.875～2.0GHz（78.3%）,在每个调谐工作中心频率处的输入回波损耗均大于32dB,插入损耗均小于4.3dB,输出端口之间的相位差为18...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１环形双层结构的频率可调谐巴伦［２２］??Ｆｉｇ－?１１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｌｕｎ?ｗｉｔｈ?ａ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｏｆ?ｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［２２］??
?大连海事大学硕士学位论文???不平衡小于〇．５ｄＢ，相位差为１８０°±５°，插入损耗小于６．１ｄＢ。此外，该巴伦的回波损耗??性能会随着频率的增加而恶化，在最高调谐中心频率处回波损耗仅为１５ｄＢ。??Ｃｃｆ?Ｉ??ｐｏｒｔｌ?〇￣￣ｉ＊—；；??／，?；?Ｉ?＾—ｏ?Ｐ〇ｒｔ２??Ｕ－－｜ｈ｜?ｃ，??ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?１?ｔ?／〇??ｌｉｎｅ?Ｉ?￣￣？？—０?ｐｏｒｔ３??Ｉ?Ｉ?Ｉ「，Ｆ??图１．２具有阻带抑制的频率可调谐滤波器巴伦??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｂａｌｕｎ?ｗｉｔｈ?ｓｔｏｐｂａｎｄ?ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ１２５１??２０１７年，Ｍａｒｋ?Ｄ．?Ｈｉｃｋｌｅ等人提出了一种用于可调衰减模式谐振腔的新型差分耦合??结构，该耦合结构简单紧凑，相比较于单端耦合结构更易于加工制作。这种新型耦合结??构适用于制造高性能的可调谐滤波器巴伦如图１．３所示。该巴伦是采用压电圆盘进??行频率调谐，该压电圆盘镀有银膜使其金属化，并使用导电的环氧银膜固定在腔体的顶??部。该巴伦的频率调谐范围为３．２？６．１ＧＨｚ，调谐相对带宽为６２．４％。在所有调谐中心频??率处，幅度不平衡小于〇．２ｄＢ，相位差为１８０°±０．９°，性能非常好。但是该电路结构复杂，??加工制作成本高。??Ｉ?：??图１．?３利用差分耦合谐振腔设计的频率可调谐滤波器巴伦［２６１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｂａｌｕｎ?ｕｓｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｃａｖｉｔｙ?ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ１２＾??２０
?具有频率可调谐功能的巴伦及带通滤波器设计???范围为０．７８￣１．３５ＧＨｚ（５４％），调谐过程中插入损耗控制在１．６８？２．９ｄＢ之间，３ｄＢ通带??带宽变化仅为５．８％。??４．．丨一??＇泰，??图１．?６采用两路径混合耦合的频率可调谐带通滤波器［３３】??Ｆｉｇ．?１．６?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｎｄｐａｓｓ?ｆｉｌｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ－ｐａｔｈ?ｍｉｘｅｄ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ［３３ｉ??２０１５年，Ｇ．Ｍ．?Ｒｅｂｅｉｚ等人设计了一款频率和传输零点均可调谐的带通滤波器??通过传输零点的调谐可以实现在不增加滤波器阶数和复杂度的情况下控制可调滤波器??的选择性。该滤波器通过一个四阶梳妆线结构实现，如图１．７所示。通过采用两个传输??零点将阻带抑制提高到６０ｄＢ。测量结果表明，该滤波器的频率调谐范围为１．２５？２．１ＧＨｚ??（５０．７％），在所有调谐中心频率处插入损耗控制在２．２￣４．５ｄＢ之间，３ｄＢ相对带宽保持??在４￣５．５％之间，但是回波损耗仅１０ｄＢ。??图１．?７传输零点可调的频率可调谐带通滤波器??Ｆｉｇ．?１．７?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｎｄｐａｓｓ?ｆｉｌｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｚｅｒｏ?ｔｕｎｉｎｇ［３４］??２０１６年，Ｈａｎ－Ｙｕｎ?Ｔｓｍ等人设计了一款具有恒定通带带宽的二阶切比雪夫频率可调??谐带通滤波器［３５］，并且具有可调谐外部品质因数。该滤波器采用枝节加载双模谐振器和??两组变容二极管设计，用于调节中心频率和回波损耗性能，如图Ｕ所示。测量结果表??明，该滤波器的频率调谐范围仅为１．７？２．１ＧＨｚ?（１９％），在所有调
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于5G无线通信的微带周期结构带通滤波器设计[J]. 郑丽萍,和铭. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]多信道二维光子晶体滤波器[J]. 刘杰,铁生年,卢辉东. 光学精密工程. 2016(05)
[3]一种具有谐波抑制的电可调功分器[J]. 陈涛,杨涛,杨自强,刘文豹. 应用科技. 2014(04)
[4]宽带有源巴伦的仿真设计[J]. 贺娟. 空间电子技术. 2011(03)
博士论文
[1]无线通信系统中小型化平面无源微波滤波器研究[D]. 吴兴宏.电子科技大学 2019
[2]多层介质结构集总参数射频带通滤波器设计技术研究[D]. 曹珂.南京邮电大学 2016
[3]微带滤波器关键技术研究[D]. 马兴兵.北京邮电大学 2018
[4]可调微带滤波器的研究和无源应用[D]. 卢頔.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]Marchand巴伦建模优化及设计方法研究[D]. 陈书雄.江苏大学 2016
[2]新型超宽带巴伦及其应用研究[D]. 林善明.南京理工大学 2016
[3]S波段介质滤波器的仿真设计与制备[D]. 肖东.电子科技大学 2012
[4]小型腔体滤波器设计技术研究[D]. 谢睦宽.电子科技大学 2011
本文编号：3005525
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１环形双层结构的频率可调谐巴伦［２２］??Ｆｉｇ－?１１?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｌｕｎ?ｗｉｔｈ?ａ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｏｆ?ｒｉｎｇ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ［２２］??
?大连海事大学硕士学位论文???不平衡小于〇．５ｄＢ，相位差为１８０°±５°，插入损耗小于６．１ｄＢ。此外，该巴伦的回波损耗??性能会随着频率的增加而恶化，在最高调谐中心频率处回波损耗仅为１５ｄＢ。??Ｃｃｆ?Ｉ??ｐｏｒｔｌ?〇￣￣ｉ＊—；；??／，?；?Ｉ?＾—ｏ?Ｐ〇ｒｔ２??Ｕ－－｜ｈ｜?ｃ，??ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?１?ｔ?／〇??ｌｉｎｅ?Ｉ?￣￣？？—０?ｐｏｒｔ３??Ｉ?Ｉ?Ｉ「，Ｆ??图１．２具有阻带抑制的频率可调谐滤波器巴伦??Ｆｉｇ．?１．２?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｂａｌｕｎ?ｗｉｔｈ?ｓｔｏｐｂａｎｄ?ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ１２５１??２０１７年，Ｍａｒｋ?Ｄ．?Ｈｉｃｋｌｅ等人提出了一种用于可调衰减模式谐振腔的新型差分耦合??结构，该耦合结构简单紧凑，相比较于单端耦合结构更易于加工制作。这种新型耦合结??构适用于制造高性能的可调谐滤波器巴伦如图１．３所示。该巴伦是采用压电圆盘进??行频率调谐，该压电圆盘镀有银膜使其金属化，并使用导电的环氧银膜固定在腔体的顶??部。该巴伦的频率调谐范围为３．２？６．１ＧＨｚ，调谐相对带宽为６２．４％。在所有调谐中心频??率处，幅度不平衡小于〇．２ｄＢ，相位差为１８０°±０．９°，性能非常好。但是该电路结构复杂，??加工制作成本高。??Ｉ?：??图１．?３利用差分耦合谐振腔设计的频率可调谐滤波器巴伦［２６１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｅｓｉｇｎ?ｏｆ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ?ｂａｌｕｎ?ｕｓｉｎｇ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｃａｖｉｔｙ?ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ１２＾??２０
?具有频率可调谐功能的巴伦及带通滤波器设计???范围为０．７８￣１．３５ＧＨｚ（５４％），调谐过程中插入损耗控制在１．６８？２．９ｄＢ之间，３ｄＢ通带??带宽变化仅为５．８％。??４．．丨一??＇泰，??图１．?６采用两路径混合耦合的频率可调谐带通滤波器［３３】??Ｆｉｇ．?１．６?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｎｄｐａｓｓ?ｆｉｌｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｔｗｏ－ｐａｔｈ?ｍｉｘｅｄ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ［３３ｉ??２０１５年，Ｇ．Ｍ．?Ｒｅｂｅｉｚ等人设计了一款频率和传输零点均可调谐的带通滤波器??通过传输零点的调谐可以实现在不增加滤波器阶数和复杂度的情况下控制可调滤波器??的选择性。该滤波器通过一个四阶梳妆线结构实现，如图１．７所示。通过采用两个传输??零点将阻带抑制提高到６０ｄＢ。测量结果表明，该滤波器的频率调谐范围为１．２５？２．１ＧＨｚ??（５０．７％），在所有调谐中心频率处插入损耗控制在２．２￣４．５ｄＢ之间，３ｄＢ相对带宽保持??在４￣５．５％之间，但是回波损耗仅１０ｄＢ。??图１．?７传输零点可调的频率可调谐带通滤波器??Ｆｉｇ．?１．７?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｔｕｎａｂｌｅ?ｂａｎｄｐａｓｓ?ｆｉｌｔｅｒ?ｗｉｔｈ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｚｅｒｏ?ｔｕｎｉｎｇ［３４］??２０１６年，Ｈａｎ－Ｙｕｎ?Ｔｓｍ等人设计了一款具有恒定通带带宽的二阶切比雪夫频率可调??谐带通滤波器［３５］，并且具有可调谐外部品质因数。该滤波器采用枝节加载双模谐振器和??两组变容二极管设计，用于调节中心频率和回波损耗性能，如图Ｕ所示。测量结果表??明，该滤波器的频率调谐范围仅为１．７？２．１ＧＨｚ?（１９％），在所有调
【参考文献】：
期刊论文
[1]应用于5G无线通信的微带周期结构带通滤波器设计[J]. 郑丽萍,和铭. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]多信道二维光子晶体滤波器[J]. 刘杰,铁生年,卢辉东. 光学精密工程. 2016(05)
[3]一种具有谐波抑制的电可调功分器[J]. 陈涛,杨涛,杨自强,刘文豹. 应用科技. 2014(04)
[4]宽带有源巴伦的仿真设计[J]. 贺娟. 空间电子技术. 2011(03)
博士论文
[1]无线通信系统中小型化平面无源微波滤波器研究[D]. 吴兴宏.电子科技大学 2019
[2]多层介质结构集总参数射频带通滤波器设计技术研究[D]. 曹珂.南京邮电大学 2016
[3]微带滤波器关键技术研究[D]. 马兴兵.北京邮电大学 2018
[4]可调微带滤波器的研究和无源应用[D]. 卢頔.电子科技大学 2018
硕士论文
[1]Marchand巴伦建模优化及设计方法研究[D]. 陈书雄.江苏大学 2016
[2]新型超宽带巴伦及其应用研究[D]. 林善明.南京理工大学 2016
[3]S波段介质滤波器的仿真设计与制备[D]. 肖东.电子科技大学 2012
[4]小型腔体滤波器设计技术研究[D]. 谢睦宽.电子科技大学 2011
本文编号：3005525
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