平面集成相邻信道多工器的研究

摘要

通信卫星的微波载荷系统、雷达系统和地面无线通信基站的射频单元系统都需要处理多频段、大功率的微波射频信号。在这些微波系统中，高性能双工及多工器组成的子系统是必不可少的。一个多工器网络由多个通道选择滤波器组成。这些滤波器要求以最小的插损来选择所需频段的微波信号，同时将带外的干扰抑制到一个可以接收的范围。在信道相邻多工器的设计中，信道滤波器之间的相互影响十分严重，采用传统设计方法，往往需要数天甚至数星期才能获得较好的设计结果。为了提高设计效率，同时节省器件的体积和重量，本文研究了一种紧凑型的平面集成相邻信道波导多工器并提出了其系统设计方法，极大的提高了设计效率和器件性能。
　　论文使用基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)技术对信道相邻输出型微波多工器进行了研究。为此，首先对传统的微波多工器、基片集成波导技术、微波滤波器及其设计技术进行了回顾。由于基片集成波导多工器复杂的结构及较多的不连续性，使得全波分析时产生大量网格数，直接进行传统的参数扫描或优化将会耗费大量的时间，对于工程上来说不可行，因此急需一种有效且准确的方法。近年来出现的空间映射算法可以很好地解决这个问题。结合主动空间映射法，在ADS和HFSS软件中分别建立电路模型（粗糙模型）和全波电磁模型（精确模型），使用该算法法找出电路模型和全波模型之间的映射关系，然后进行少数的几次迭代就可使多工器达到指标要求。整个过程只需要几次全波仿真，既获得了电路仿真的快速性又保证了全波仿真的准确性。利用此方法，论文对微波SIW单通带滤波器、双通带滤波器、双工器和多工器展开了研究。具体工作如下:
　　在第一章中，论文回顾了微波多工器和SIW的发展。在第二章中，论文讨论微波滤波器设计的基本理论及空间映射算法。在第三章中，本文利用空间映射法，结合SIW和滤波器设计理论，研究了SIW单通带滤波器及双通带滤波器。提出了一种高效的SIW滤波器的设计方法并利用实验进行了验证。在第四章中，论文基于空间映射方法，对SIW信道相邻多工器进行了研究。提出了一种紧凑的平面集成微波多工器结构;发展了一种高效的信道相邻多工器的系统设计方法;以工作于X波段和Ka波段的四路信道相邻多工器为例，详细介绍了设计方法并利用实验进行了验证。最后在第五章中，对本文的工作进行了总结和展望。

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第一章 绪论

1．1 背景介绍

1．2 多工器的发展

1．3 SIW技术

1．3．1 SIW的优点

1．3．2 SIW的特点

1．3．3 SIW的衰减

1．4 本文的主要工作

参考文献

第二章 滤波器基本理论及空间映射算法

2．1 低通原型滤波器

2．2 切比雪夫滤波器综合

2．3 频率变换

2．4 阻抗或导纳变换器及其应用

2．4．1 阻抗或导纳变换器的定义

2．4．2 只有一种电抗元件的滤波器原型

2．4．3 带有阻抗或导纳变换器的带通滤波器

2．4．4 阻抗或导纳变换器的物理实现

2．5 传输线谐振器的等效电路

2．6 空间映射算法

2．6．1 空间映射算法思想

2．6．2 主动空间映射优化算法的设计步骤

参考文献

第三章 SIW滤波器的快速精确设计

3．1 基片集成波导滤波器的设计方法

3．2 单通带SIW滤波器设计实例

3．2．1 滤波器的初始设计

3．2．2 空间映射法设计SIW滤波器

3．2．3 实测结果

3．3 双通带滤波器的设计

3．3．1 感性窗的精确等效电路

3．3．2 双通带滤波器的设计

3．3．3 实测结果

参考文献

第四章 SIW多工器的快速精确设计

4．1 相邻信道SIW多工器设计方法

4．2 功分器的设计

4．3 X波段双工器的设计

4．4 X波段三工器的设计

4．5 K波段四工器的设计

参考文献

第五章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 未来工作展望

致谢

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