微波有耗滤波器与微波双工器研究

摘要

21世纪,无线通信系统发展迅猛,致使通信体系中各个器件的指标要求越来越高.为了适应频谱资源的日渐紧张,通信系统中极其重要的两大选频器件——滤波器与双工器被要求有更好的选频特性;为了避免信号失真,信号通带内的平坦度与群时延特性也要尽可能优异;为了满足现代电路日益小型化、轻重量与低成本的条件,它们还被要求具有小的体积;同时插入损耗、回波损耗以及双工器的隔离度等性能也不能被忽视. 本文设计的有耗滤波器与微波双工器采用电磁分路耦合形式的谐振器,极大地减小了器件的物理尺寸,并且引入的有效传输零点也提升了这两种器件的频率选择特性.具体的工作与研究成果如下: 首先,提出了一种基于电磁分路耦合结构的双并联有耗滤波器.通过人为引入损耗的办法来提升通带内的平坦度,减小信号失真.引入的损耗可通过系统中的低噪声放大器进行补偿.具体的方法是先基于电磁分路耦合结构的谐振器设计了双并联拓扑结构的无耗滤波器.其次,结合无耗滤波器与有耗滤波器综合法综合出有耗滤波器的耦合矩阵,并通过表贴电阻降低一部分谐振器的无载品质因数(Qu),利用不一致Qu值的方法设计出有耗滤波器并对此有耗滤波器进行了集总参数元件电路的等效分析.最终达到了改善带内平坦度的目的,电磁耦合与源负载耦合产生的两个传输零点也提高了频率选择特性. 之后,提出了一种基于0度馈电与电磁分路耦合结构的双工器.首先对0度馈电可以产生两个传输零点的理论进行推导分析.然后在原有的两个谐振器之间接入短路传输线引入电磁分路耦合结构产生一个传输零点,此传输零点与0度馈电产生的传输零点都可以被单独的控制调节.最后通过T型接头连接两个设计好的滤波器组成一个具有多个传输零点的双工器,此双工器因为传输零点的原因,频率选择性能得到提升.但这种设计的缺点是隔离度与物理尺寸没有得到明显的改善. 最后,结合电磁分路耦合结构与新型的双工器设计方法提出了多谐振器耦合的双工器.首先调节一个双模谐振器的前两个谐振频率,使其分别落在两个谐振频率不同的电磁分路耦合谐振器的中心频率上.然后将三个谐振器以双模谐振器处于中间位置的顺序耦合起来,便实现了多谐振器耦合的双工器.此双工器摆脱了传统的T型接头,改用一个双模谐振器做为公共端谐振器,极大程度地缩小了器件的物理尺寸,并且因为双工器各通道的谐振器并没有直接相连,隔离度也较T型接头的双工器高.

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