新型平面带通滤波器及混合Q值技术研究

发布时间：2018-05-17 21:42

  本文选题：超宽带滤波器 + 悬置带线　； 参考：《电子科技大学》2016年博士论文

【摘要】：近年来,无线通信系统总体上并未发生革命性的突破,更多微波器件的主要发展方向是提升器件性能、减小体积、尽可能利用频谱实现更高的传输速率、更大地降低信噪比。滤波器作为频率选择的主要器件,决定着系统工作的频段,其重要性不言而喻。由于不同的系统对体积、工作频段以及性能的需求不同,滤波器的设计就变得灵活且多样。本论文主要针对近年来市场上的工程需求,对平面滤波器宽带和超宽带技术、多频技术以及腔体滤波器中的混合Q值技术进行相关探索和研究。论文的主体包括以下三大部分:第一,深入研究了管状滤波器综合原理,并结合悬置带线结构实现了宽带及超宽带响应。此部分首先梳理了管状滤波器综合理论,简要介绍了悬置带线的电磁场特性,指出其应用于微波宽带器件设计所具有的不可比拟的优势;然后,改进了传统的综合方法,使其能够用于超宽带滤波器电路原理图元件初值的获取。而后,应用高低阻抗线交错的方式对集总参数电路原理图进行了等效,并尝试使用Q3D软件来计算平板电容,提高了滤波器设计的精确性和效率。此外,首次将 零腔‖技术与管状滤波器等效电路结合,在电路中引入了单独可控的传输零点;最后,提出了一种 不等腔高‖技术,可以应用于工作在低频段的悬置带线结构,能有效地缩小滤波器的整体长度。经过加工和矢量网络分析仪的测试,三个滤波器测试结果均与仿真预测的符合,证明了本文所提出技术的有效性。第二,研究了基于微带结构的新型多频滤波器。此部分首先简单阐述了目前多频滤波器的主要用途以及文献中描述常见的多频滤波器设计方法。综合研究了阶跃阻抗谐振器(SIR)和枝节加载谐振器(SLR)的频响特性,并分别应用对称的SIR结构以及短路枝节加载SLR设计了通带独立可控的双通带滤波器;然后,提出了一种基于开路枝节加载SIR结构的新型三通带滤波器,该滤波器具有良好的性能以及对称的结构,同时满足小型化的需要。此外,基于SLR,研究了如何使用单个枝节加载SLR实现多通带响应的方法;最后,通过在加载开路枝节之间引入耦合的方式,成功地在单个SLR上实现了三个通带的响应。该三通带滤波器仿真和实测结果基本吻合,且滤波器三个通带各自的频率响应相对独立,结构紧凑,尺寸仅有0.106λg?0.064λg,其中,λg对应于滤波器第一个通带中心频率的波导波长。第三,研究了混合Q值技术在滤波器设计中的应用和仿真调谐以及其不同Q值谐振器之间的耦合方式。此部分主要介绍了混合Q值技术的由来以及研究混合Q值技术的意义,给出混合Q值滤波器设计所需要注意的问题;然后,研究了如何设置高Q值腔的位置和方法,为将来工程师设计混合Q值滤波器提供了建议和意见。此外,介绍可以用于调试各类滤波器的Y参数法以及协同仿真方法;最后,通过观察电磁场的分布,发明了一种能够简单改变混合Q值滤波器的高Q值腔和低Q值腔之间或者两个高Q值腔之间耦合极性的方式。通过改变两个谐振腔之间的耦合极性,我们可以改变滤波器响应中传输零点的位置。仿真并加工两个CT结构和两个CQ结构的滤波器的测试结果很好地验证了这一发明的可行性。最后,主要针对本论文的内容进行了总结,并对未来的工作进行了展望。
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本文编号：1902954