高性能平面微波濾波器及雙工器的研究.pdf

1、在現(xiàn)代微波毫米波系統(tǒng)中，濾波器和雙工器是重要部件之一，用于通道選擇和信號分離，其性能的優(yōu)劣直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。不斷出現(xiàn)的無線通信系統(tǒng)應(yīng)用對濾波器和雙工器設(shè)計(jì)提出了前所未有的挑戰(zhàn)，小型化、高性能和低成本已成為新型濾波器和雙工器必須滿足的基本要求。本文基于多模諧振器和交叉耦合濾波器設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)新型的窄帶多模微帶濾波器、多頻多模微帶濾波器和超寬帶多模微帶濾波器。同時，對傳統(tǒng)微帶濾波器（梳狀線微帶濾波器、交指微帶濾波器和發(fā)夾型微帶濾波器）

2、和槽線濾波器的研究基礎(chǔ)上，探討單端濾波器平衡化的方法，設(shè)計(jì)新穎的平衡平面微波濾波器。最后，通過詳細(xì)分析濾波器相互加載的影響，設(shè)計(jì)無需額外匹配網(wǎng)絡(luò)的單寬帶通道平面微波雙工器和平衡-平衡微帶雙工器。本文所設(shè)計(jì)的一系列結(jié)構(gòu)緊湊的高性能平面微波濾波器和雙工器在無線通信系統(tǒng)中具有重要的理論價值和良好的工程應(yīng)用前景。
　　本文主要的創(chuàng)新工作可以歸納如下：
　　1.基于均勻傳輸線理論，利用奇偶模方法設(shè)計(jì)小型化雙模和三模微帶諧振器。進(jìn)一步利

3、用枝節(jié)或引人源與負(fù)載耦合產(chǎn)生的傳輸零點(diǎn)來抑制其高次模式，本文設(shè)計(jì)出了兩款新型的小型化寬上阻帶微帶濾波器。
　　2.基于對枝節(jié)加載的微帶諧振器和階梯阻抗微帶諧振器深入地研究，提出了新穎的模式可方便調(diào)整四模和五模諧振器結(jié)構(gòu)，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)新型的四模和五模超寬帶微帶濾波器。隨后對諧振器結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷地改進(jìn)，并在一些設(shè)計(jì)中引用交叉耦合或源與負(fù)載耦合，提高濾波器的帶外特性。
　　3.提出了基于單個微帶諧振器的雙頻雙模微帶濾波器，其兩個通

4、帶的中心頻率比和帶寬在一定范圍內(nèi)都是獨(dú)立可控的，并通過引入源與負(fù)載耦合，從而獲得高選擇性。進(jìn)而利用兩個或多個多模微帶諧振器組合，并在設(shè)計(jì)中引用交叉耦合或源與負(fù)載耦合，設(shè)計(jì)了四款結(jié)構(gòu)緊湊的高選擇雙頻微帶濾波器（其中包括雙頻寬帶濾波器和單超寬帶通帶雙頻濾波器）和兩款結(jié)構(gòu)緊湊的高選擇性三頻雙模微帶濾波器，其各通帶的中心頻率和帶寬在很大范圍內(nèi)能夠獨(dú)立控制。
　　4.提出了新穎的帶內(nèi)高共模抑制二階梳狀線平衡微帶濾波器、SIR梳狀線平衡微帶濾

5、波器、基于雙模諧振器的寬帶平衡微帶濾波器及基于交指-發(fā)夾結(jié)構(gòu)的寬帶平衡微帶濾波器。其中SIR梳狀線平衡微帶濾波器的共模等效電路中存在兩種不同諧振頻率的諧振器及不理想的外部品質(zhì)因數(shù)，從而獲得非常寬且深的共模插入損耗。通過在通帶內(nèi)引入共模傳輸零點(diǎn)，另外三款平衡微帶濾波器擁有非常高的帶內(nèi)共模抑制。
　　5.基于對不同的輸入/輸出耦合結(jié)構(gòu)下槽線諧振器模式耦合特性的分析，提出了新穎的高選擇性寬帶平衡槽線濾波器。在微帶饋線與槽線諧振器及槽線諧

6、振器之間，其第二諧振模式無法有效激勵，因此該平衡濾波器擁有寬上阻帶。同時，由于共模激勵時槽線諧振器完全破壞，從而能夠在非常寬頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高共模抑制。
　　6.利用T型結(jié)方法設(shè)計(jì)了新型的通道中心頻率比小的高選擇性寬上阻帶微帶雙工器：基于二階SIR混合耦合濾波器的微帶雙工器。由于濾波器本身的可調(diào)傳輸零點(diǎn)及T型分支線產(chǎn)生的傳輸零點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了高隔離。
　　7.提出了無需額外匹配網(wǎng)絡(luò)的高隔離單寬帶通道平面微波雙工器以及高隔離高共模