腔体滤波器的温度补偿研究

摘要

微波滤波器作为现代无线通信系统中不可或缺的设备之一，起着选频滤波的重要功能。其中，腔体滤波器由于具有高Q值，低插损，大功率容量等优点，被广泛地应用于各种通信设备中。受到所用材料的热膨胀系数的影响，当温度变化时腔体滤波器的结构会发生相应的形变，从而影响频率响应。因此，保证腔体滤波器在一定温度范围内正常工作，减小甚至消除温度漂移现象带来的频率响应影响，对其进行温度补偿研究是有必要的。
　　本文主要基于多物理场耦合协同分析对腔体滤波器进行了相关的温度补偿研究。微波滤波器的温度补偿研究经历了几十年的发展，提出了各种温度补偿方法和温补结构。过去的温补结构设计方法主要基于经验数据的近似处理方法和反复大量的实验验证得出，设计效率较低。为了能够精确分析微波滤波器的实际工作状态，并高效地设计温补结构，本文提出针对微波腔体滤波器的多物理场耦合协同分析的方法，实现温度补偿结构的高效设计。本文的主要内容如下：
　　首先简要介绍了微波滤波器综合理论，对耦合系数的提取和外部品质因数Qe的计算进行了详细分析，对滤波器的温度漂移影响作了相关理论分析推导，得出了频率响应和温度变化之间的数学关系式。
　　进一步地，对多物理场耦合关系以及求解策略和方法作了相应概述，提出了针对微波腔体滤波器的多物理场耦合协同分析方法，给出了微波滤波器的混合异构层次模型以及多物理场耦合协同分析流程。
　　其次，本文详细介绍了基于空间映射方法的同轴腔体滤波器的设计过程，简要介绍了空间映射方法的基本原理，并以此方法设计了一款4阶同轴滤波器。在此基础上，采用多物理场耦合协同分析的方法展开研究，并据此设计了温度补偿结构。在-40℃到100℃的温度变化范围内，减小了温度漂移现象带来的频率响应影响，实现了高的热稳定性能。
　　最后，本文设计了一款Ku波段的波导滤波器。对该滤波器进行了多物理场耦合协同分析，并设计了加载热双金属的温度补偿结构。在-20℃到100℃的温度变化范围内，波导滤波器依然能保持指标响应，热稳定性能良好。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文结构和研究内容

第二章 基本理论

2.1滤波器的技术指标

2.2滤波器的综合设计

2.3耦合系数与外部品质因数的提取

2.4温度漂移分析

2.5本章小节

第三章 微波滤波器的多物理场耦合协同分析

3.1物理场描述及耦合关系分析

3.2求解策略和方法

3.3微波滤波器的多物理场耦合协同分析

3.4本章小节

第四章 同轴滤波器的温度补偿研究

4.1基于空间映射方法的同轴滤波器的设计

4.2基于多物理场耦合协同分析的同轴滤波器温度补偿研究

4.3本章小结

第五章 波导滤波器的温度补偿研究

5.1波导滤波器的设计

5.2热双金属理论分析

5.3基于多物理场耦合协同分析的波导滤波器温度补偿研究

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1研究总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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