基于液晶材料毫米波滤波器宽带调谐技术研究

摘要

近年来，军用和民用电子系统所使用的频谱资源，如通信、雷达、遥测和遥感以及电子对抗等正在转向毫米波频段。面对系统中信息传输过程中所在频率动态分布以及器件频率智能化重构的需求，滤波器作为传输信号选频的关键设备，其性能直接影响到系统目标是否达到标准。 本文研究的第一部分是采用微带线测试法，对毫米波频段液晶的介电常数和损耗角正切角进行测试分析。在微带测试电路上引入调制电场，用矢量网络分析仪测量不同电压调制状态下以液晶作为媒质的微带传输线的散射参数。再利用TL校准技术提取器件过渡结构的传输矩阵，根据电磁场理论可推导出相应液晶材料的介电常数和损耗角正切。 本文第二部分研究内容是利用液晶材料在毫米波频段的介电各向异性，采用倒置微带结构，利用金属过孔垂直过渡，解决宽带可调平稳过渡以及施加偏置电压而不影响信号传输的问题，并采用梯形阻抗梯度线进行宽带阻抗匹配。设计了毫米波双模谐振结构频率可重构滤波器。与具有相同阶数的滤波器相比，使用双模结构在谐振器数量上可减少一半，实现滤波器的小型化。 本文最后一部分内容是关于慢波周期型频率可重构滤波器设计。分别利用阶梯阻抗发夹式谐振器以及方形螺旋线谐振器设计了不同种毫米宽带频率可重构滤波器。与其他平行交叉耦合的滤波器结构相比，本章设计新型慢波结构谐振单元滤波器拓扑可消除谐振器之间的耦合间隙，可降低由平行交叉耦合结构引入的插入损耗。与前一章节采用金属过孔垂直过渡，本章设计过程采用上下电路基板相同电路的完全重叠拼接。可有效降低高频金属通孔过渡带来的插入损耗过大的问题。基于上述仿真设计，最后将设计滤波器进行加工测试和分析，得到带宽较宽、通带响应良好的毫米波宽带频率可重构滤波器。

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