基于双模频率及耦合控制技术的SIW双频/多频/宽阻带带通滤波器的研究
发布时间：2021-04-10 09:28
随着现代无线通信系统向多功能、小型化、高可靠性等方向发展,对高性能、低成本、平面化、集成化微波滤波器的需求已日益迫切,其中双频和多频带带通滤波器作为实现小型化和多功能的有效手段以及宽阻带带通滤波器在抑制杂波和降低干扰方面的作用而备受关注。基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide:SIW）技术作为一种新兴的片上集成解决方案,为高性能微波及毫米波滤波器的设计与集成提供了优良的平台。本论文基于基片集成矩形谐振腔（Substrate Integrated Rectangular Cavity:SIRC）中的双模频率及耦合控制技术,对SIW双频、多频和宽阻带带通滤波器进行了系统深入的研究,主要创新性工作概括如下:1.双频频率比和带宽比均灵活可控的SIW双模双频带带通滤波器:导出了 SIRC中TE101和TE201模式频率比的实现范围并给出了双模SIRC物理尺寸的计算公式,为解析控制SIW双模双频带滤波器两通带的中心频率提供了有效方法;提出了一种新型的双模耦合控制技术并通过三种双模SIRC耦合配置的仿真分析验证了其可行性,为有效控制SIW双模双频带滤波器两通带的相...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１全球每年发表的与ＳＩＷ相关的论文数量（来源：Ｇｏｏｇｌｅ?Ｓｃｈｏｌａｒ，更新于２０１８年５月）??１??
ＣＢ或陶瓷基板，ＳＩＷ谐振腔０？值的变化范围为１５０？１０００，更??高的值可通过采用更低损耗角正切的材料作为介质来实现。??１．１．２双频和多频带带通滤波器的研宄意义??随着信息化时代的到来，人类希望能够随时随地、方便快捷地获取所需的语音、图??像等多媒体信息，这就促进了多功能和多标准通信制式格局的形成。但是目前人类可利??用的频谱资源是有限的，尤其在亚６?ＧＨＺ（Ｓｕｂ－６?ＧＨｚ）频段己经达到捉襟见肘、空前拥挤??的地步，因而人们不得不开始向更高频率甚至毫米波频段寻求解决方案。图１．４展示了??３－５０?ＧＨｚ频段内几种典型的无线通信应用所占用的频谱资源，其中我国工业和信息化部??规划和部署的第五代移动通信（５Ｇ）技术所用的频段为Ｓｕｂ－６?ＧＨｚ：?３Ｊ－３．６／４．８－５?ＧＨｚ和毫??米波（Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－Ｗａｖｅ：?ｍｍ?Ｗａｖｅ）：?２４．７５－２７．５／３７－４２．５?ＧＨｚ；?Ｃ?波段卫星电视广播和小型卫??星地面站所用的标准频段为下行３．７－４．２?ＧＨｚ和上行５．９２５－６．４２５?ＧＨｚ；义波段固定通讯??业务卫星、地球探测卫星和气象卫星等所用的通信频段为下行７．２５－７．７５?ＧＨｚ和上行??７．９－８．４?ＧＨｚ；波段卫星数字广播标准频段为下行１２．２－１２．７５?ＧＨｚ和上行１４－１４．５?ＧＨｚ；??高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输和高清晰度电视（ＨＤＴＶ）等通信业务所用的＾??波段为下行１７．７－２１．２?ＧＨｚ和上行２７．５－３１?ＧＨｚ。由于这些频段可以提供丰富的频谱资源??和宽带高速的数据传输，越来越多的无线通信应用将会向此延伸拓展。ＳＩＷ技术作为高??频段甚至毫米波电路小
靠性却可大大提高。由此可见，积极开展双频／多频无源和有源器件的研宄对于??多体制无线通信技术的发展有着极其重要的意义。?＿??ｆＢＰＦｌ?ＢＰＦＩ＇；?ｆＢＰＦｒ：?ｄ??蠲—基带信号?ｉ??：：：Ｉ?＇?｜?￣￣?（ａ）??丨?基带信号?２??ｖＢＰＦ２?、予：ＢＰＦ２＇?＾．０２?？ＰＦ２＂?］－??ｙ?Ｉ?｜?ｌ?ｌ?ｌ?Ｉ?｜??基带?Ｕ?号?２?（ｂ）??双频双频双频?＾双频双频??ＡＮＴ?ＢＰＦ?ＬＮＡ?Ｍｉｘｅｒ?ＢＰＦ＇?Ｍｉｘｅｒ?ＢＰＦ＂??图１．６?（ａ）传统型和（ｂ）改进型双频接收机系统结构框图??作为射频前端中至关重要的部件，微波滤波器起着传输有用信号、滤除杂波和干扰、??衰减和抑制噪声等功能，此外还在一些高性能振荡器、放大器、倍频器和混频器中起着??提高电路稳定性，抑制谐波与镜频干扰等作用，因而其电学性能和物理属性直接影响着??整个无线通信系统的性能。其中双频和多频带带通滤波器，无论是在图１．５（ｂ）所示的改??进型无线收发机系统中用来实现小型化还是在图１．６（ｂ）所示的双频接收机系统中用于实??现多功能，都是不可或缺的关键性器件。因此，研宄低成本、小型化、轻量化、平面化、??集成化的高性能双频／多频带带通滤波器有着巨大的科学意义和工程实用价值。??１．１．３宽阻带带通滤波器的研宄意义??随着多标准通信格局的逐步形成以及多体制通信系统的大量研发，自由空间当中充??斥着越来越多的由无线通信和遥感业务产生的射频、微波、毫米波等频率信号以及各种??各样的寄生杂波信号。以图１．４所示的电磁频谱为例，３－５０ＧＨＺ频段内分布着多种无线??移动通信和卫星通信频率信号且会随着其他通信业
本文编号：3129393
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１全球每年发表的与ＳＩＷ相关的论文数量（来源：Ｇｏｏｇｌｅ?Ｓｃｈｏｌａｒ，更新于２０１８年５月）??１??
ＣＢ或陶瓷基板，ＳＩＷ谐振腔０？值的变化范围为１５０？１０００，更??高的值可通过采用更低损耗角正切的材料作为介质来实现。??１．１．２双频和多频带带通滤波器的研宄意义??随着信息化时代的到来，人类希望能够随时随地、方便快捷地获取所需的语音、图??像等多媒体信息，这就促进了多功能和多标准通信制式格局的形成。但是目前人类可利??用的频谱资源是有限的，尤其在亚６?ＧＨＺ（Ｓｕｂ－６?ＧＨｚ）频段己经达到捉襟见肘、空前拥挤??的地步，因而人们不得不开始向更高频率甚至毫米波频段寻求解决方案。图１．４展示了??３－５０?ＧＨｚ频段内几种典型的无线通信应用所占用的频谱资源，其中我国工业和信息化部??规划和部署的第五代移动通信（５Ｇ）技术所用的频段为Ｓｕｂ－６?ＧＨｚ：?３Ｊ－３．６／４．８－５?ＧＨｚ和毫??米波（Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ－Ｗａｖｅ：?ｍｍ?Ｗａｖｅ）：?２４．７５－２７．５／３７－４２．５?ＧＨｚ；?Ｃ?波段卫星电视广播和小型卫??星地面站所用的标准频段为下行３．７－４．２?ＧＨｚ和上行５．９２５－６．４２５?ＧＨｚ；义波段固定通讯??业务卫星、地球探测卫星和气象卫星等所用的通信频段为下行７．２５－７．７５?ＧＨｚ和上行??７．９－８．４?ＧＨｚ；波段卫星数字广播标准频段为下行１２．２－１２．７５?ＧＨｚ和上行１４－１４．５?ＧＨｚ；??高速卫星通信、千兆比特级宽带数字传输和高清晰度电视（ＨＤＴＶ）等通信业务所用的＾??波段为下行１７．７－２１．２?ＧＨｚ和上行２７．５－３１?ＧＨｚ。由于这些频段可以提供丰富的频谱资源??和宽带高速的数据传输，越来越多的无线通信应用将会向此延伸拓展。ＳＩＷ技术作为高??频段甚至毫米波电路小
靠性却可大大提高。由此可见，积极开展双频／多频无源和有源器件的研宄对于??多体制无线通信技术的发展有着极其重要的意义。?＿??ｆＢＰＦｌ?ＢＰＦＩ＇；?ｆＢＰＦｒ：?ｄ??蠲—基带信号?ｉ??：：：Ｉ?＇?｜?￣￣?（ａ）??丨?基带信号?２??ｖＢＰＦ２?、予：ＢＰＦ２＇?＾．０２?？ＰＦ２＂?］－??ｙ?Ｉ?｜?ｌ?ｌ?ｌ?Ｉ?｜??基带?Ｕ?号?２?（ｂ）??双频双频双频?＾双频双频??ＡＮＴ?ＢＰＦ?ＬＮＡ?Ｍｉｘｅｒ?ＢＰＦ＇?Ｍｉｘｅｒ?ＢＰＦ＂??图１．６?（ａ）传统型和（ｂ）改进型双频接收机系统结构框图??作为射频前端中至关重要的部件，微波滤波器起着传输有用信号、滤除杂波和干扰、??衰减和抑制噪声等功能，此外还在一些高性能振荡器、放大器、倍频器和混频器中起着??提高电路稳定性，抑制谐波与镜频干扰等作用，因而其电学性能和物理属性直接影响着??整个无线通信系统的性能。其中双频和多频带带通滤波器，无论是在图１．５（ｂ）所示的改??进型无线收发机系统中用来实现小型化还是在图１．６（ｂ）所示的双频接收机系统中用于实??现多功能，都是不可或缺的关键性器件。因此，研宄低成本、小型化、轻量化、平面化、??集成化的高性能双频／多频带带通滤波器有着巨大的科学意义和工程实用价值。??１．１．３宽阻带带通滤波器的研宄意义??随着多标准通信格局的逐步形成以及多体制通信系统的大量研发，自由空间当中充??斥着越来越多的由无线通信和遥感业务产生的射频、微波、毫米波等频率信号以及各种??各样的寄生杂波信号。以图１．４所示的电磁频谱为例，３－５０ＧＨＺ频段内分布着多种无线??移动通信和卫星通信频率信号且会随着其他通信业
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