微波無(wú)源器件綜合與診斷技術(shù)研究.pdf

1、微波諧振腔濾波器和雙工器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)（如無(wú)線(xiàn)基站和通信衛(wèi)星）的重要器件。對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，從給定的指標(biāo)開(kāi)始到最后獲得一個(gè)典型的濾波器或雙工器的物理實(shí)現(xiàn)，這往往是個(gè)漫長(zhǎng)的路程。這個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程通常包括傳輸零點(diǎn)和濾波器階數(shù)的確定、耦合矩陣的綜合，為獲得物理尺寸在 EM設(shè)計(jì)階段的診斷與調(diào)諧、加工與測(cè)試、和/或在產(chǎn)品階段的診斷和調(diào)諧。本文研究的重點(diǎn)在諧振腔濾波器和雙工器綜合與診斷上。詳細(xì)的研究給出如下：
　　首先，提出了利用遺傳算法（GA

2、）的優(yōu)化方法確定諧振腔帶通濾波器（包括自均衡濾波器）的階數(shù)和最優(yōu)的傳輸零點(diǎn)位置。此方法是基于根據(jù)給定的幅度和/或群延時(shí)指標(biāo)構(gòu)造一個(gè)目標(biāo)誤差函數(shù)，然后利用遺傳算法通過(guò)最小化這個(gè)目標(biāo)誤差函數(shù)得到濾波器的階數(shù)和傳輸零點(diǎn)（TZs）。該方法解決了具有廣義切比雪夫響應(yīng)的諧振腔濾波器耦合矩陣綜合的首要問(wèn)題。此外，給出了基于單一的 SolvOpt優(yōu)化方法綜合諧振腔濾波器的耦合矩陣，為尋找代價(jià)函數(shù)的全局最小值，給出了SolvOpt初始值的設(shè)置規(guī)則。

3、>　　第二，對(duì)不包含源與負(fù)載耦合的諧振腔濾波器的診斷，提出了兩個(gè)診斷方法，包括三參數(shù)優(yōu)化方法和五參數(shù)優(yōu)化方法。該方法可以用于從窄帶交叉耦合諧振腔帶通濾波器的測(cè)試或電磁仿真的 S參數(shù)中提取耦合矩陣和無(wú)載 Q（也稱(chēng)為濾波器的診斷）。在提出的方法中，柯西法用于確定在歸一化低通頻域中濾波器S參數(shù)的特征多項(xiàng)式，測(cè)試（或電磁仿真）的 S參數(shù)的相移效應(yīng)首次通過(guò)優(yōu)化移除，諧振腔的無(wú)載Q（假設(shè)所有的諧振腔具有相同的無(wú)載Q）也同時(shí)通過(guò)優(yōu)化得到。
　　

4、第三，為準(zhǔn)確地從有耗的交叉耦合諧振腔帶通濾波器測(cè)試（或仿真）的 S參數(shù)中提取耦合矩陣和每個(gè)諧振腔的無(wú)載品質(zhì)因數(shù)（無(wú)載Q），提出了一個(gè)兩階段優(yōu)化方法。該方法是基于提出的五參數(shù)優(yōu)化方法正確擴(kuò)展到能處理存在源與負(fù)載耦合和每個(gè)諧振腔有不同的無(wú)載Q的情況。
　　第四，提出了一種通過(guò)使用導(dǎo)納參數(shù)（也就是從所周知的 Y參數(shù)）的新方法提取包含源與負(fù)載耦合的有耗交叉耦合諧振腔帶通濾波器的耦合矩陣。Y參數(shù)是通過(guò)測(cè)試的S參數(shù)對(duì)應(yīng)的特征多項(xiàng)式計(jì)算，然后諧

5、振腔的無(wú)載Q以及耦合矩陣可以從這個(gè)Y參數(shù)中提取。該方法允許對(duì)一個(gè)包含源與負(fù)載耦合的濾波器進(jìn)行診斷，而不需要處理Y參數(shù)的去極點(diǎn)問(wèn)題和測(cè)試噪聲問(wèn)題。
　　最后，提出了兩種綜合耦合諧振腔雙工器的方法，該雙工器由TX和RX濾波器構(gòu)成（連接TX和RX濾波器的兩種結(jié)節(jié)類(lèi)型被研究）。一種方法是分別單獨(dú)綜合 TX和 RX濾波器的耦合矩陣（MTX和 MRX），然后雙工器的耦合矩陣通過(guò) MTX和 MRX獲得。另一種方法是利用提出的線(xiàn)性頻率變換和混合優(yōu)