開環(huán)諧振器在濾波器及天線中的應(yīng)用研究.pdf

1、伴隨著人們對無線通信設(shè)備的要求越來越高，微波通信得以迅猛發(fā)展。便攜式、小型化、抗干擾能力強等功能逐漸成為無線通信設(shè)備和終端的發(fā)展要求。作為射頻前端不可或缺的一部分，濾波器和天線性能具有至關(guān)重要的作用。如何更好地縮減器件整體尺寸，控制通帶帶寬，調(diào)節(jié)高次諧波，抑制阻帶，提高選頻特性等各項指標(biāo)始終是微波工作者所不斷追求的目標(biāo)。開環(huán)諧振器(SRR)因?qū)崿F(xiàn)了左手材料特性而逐漸引起微波界的關(guān)注，并因其具有亞波長諧振和高品質(zhì)因數(shù)的特性而成為研究熱點。

2、本文主要對開環(huán)諧振器進行了深入和廣泛地應(yīng)用研究。利用開環(huán)諧振器及其創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，結(jié)合階躍阻抗變換、源與負(fù)載耦合、交叉耦合、零度角饋電，凋落波放大等技術(shù)，提出了多種具有新穎特性的諧振器和耦合結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用在多種高性能濾波器和天線的設(shè)計中。
　　 本論文的創(chuàng)新性工作及成果主要包括以下幾個方面：
　　 1、提出了一種新穎的階躍阻抗開環(huán)諧振器(SIR-SRR)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將開環(huán)諧振器與階躍阻抗諧振器相互結(jié)合而構(gòu)成，從而使得這種組合

3、諧振器結(jié)構(gòu)既繼承了SIR的諧波可調(diào)諧優(yōu)勢，又具備SRR亞波長諧振的小型化特點。本文將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于交叉耦合濾波器的設(shè)計，采用這種復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計的帶通濾器具有小型化的特點，并表現(xiàn)出諧振波可抑制的特性：在此類濾波器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過內(nèi)環(huán)諧振器上加載金屬過孔，進一步設(shè)計出了具備小型化與高選擇性的雙頻帶通濾波器。
　　 2、提出了一類新型多模帶通濾波器。這類濾波器采用短路分支線加載SIR結(jié)構(gòu)，并結(jié)合了源與負(fù)載耦合技術(shù)，從而克服開路分支線加載S

4、IR相對面積較大的缺點。此外，通帶內(nèi)被激勵的多個模式表現(xiàn)出可以獨立調(diào)諧的優(yōu)越特性；采用由SIR直接折疊成的開環(huán)諧振器結(jié)構(gòu)，設(shè)計出了一種仍具有高選擇性的雙模雙頻帶通濾波器。
　　 3、提出一類交指電容加載的開環(huán)諧振器(CLSRR)結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)能顯著地縮減濾波器整體尺寸、增大帶寬，并極大地增加設(shè)計自由度。本文利用該類結(jié)構(gòu)設(shè)計多款多通帶帶通濾波器，它們具有尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、低損耗，同時每個通帶兩側(cè)都有一對緊靠的傳輸零點，具有高擇性。

5、此外，由于CLSRR結(jié)構(gòu)與SRR結(jié)構(gòu)組合可以構(gòu)成不同的耦合方式，多個單元的這種組合結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多路通帶特性。本文基于這種復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)緊湊的微帶雙工器，它可以在兩條不同路徑上分別產(chǎn)生不同的通帶，且具有非常小的尺寸。
　　 4、將二階互補開環(huán)諧振器(CSRR的高階形式)作為陷波結(jié)構(gòu)應(yīng)用于超寬帶系統(tǒng)，研制了幾類陷波超寬帶器件(天線和濾波器)。與傳統(tǒng)的陷波超寬帶器件相比，這類器件的陷波區(qū)域具有陡峭過渡帶，從而提高了超寬帶系統(tǒng)的

6、抗干擾能力。
　　 5、將所提出的高階互補開環(huán)器結(jié)構(gòu)(CSR)與基片集成波導(dǎo)(SIW)相結(jié)合，設(shè)計幾款小型化帶通濾波器并對其進行分析。與普通CSRR和SIW組合的濾波器相比，高階結(jié)構(gòu)和SIW組合所構(gòu)成的濾波器在SIW截止區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了更低頻率的通帶，極大拓展了互補開環(huán)諧振器這類結(jié)構(gòu)在SIW上設(shè)計雙頻多頻窄帶濾波器的自由度。
　　 6、采用二階互補開環(huán)諧振器(CSR2)結(jié)構(gòu)，通過同軸單點饋電，在普通微帶貼片上，實現(xiàn)了一款極化