宽可调消逝模谐振器的设计与制作

摘要

可调滤波器作为射频前端中关键的元件，主要用于对射频信号以外的频带进行抑制、频率选择和降低接收机交调失真等方面。因此，可调滤波器性能的优劣直接决定无线收发器系统性能的好坏，具有调谐范围宽、品质因数高、插入损耗低、线性度高、集成化、低成本的高性能可调滤波器是下一代软件无线电和无线通信系统的迫切需求。 本文以新兴的消逝模腔体技术可调滤波器为研究对象，使用HFSS（三维电磁仿真软件）分析了其频率调谐范围以及品质因数的影响因素，优化并得出调谐率最高的参数。采用MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统）工艺对光敏玻璃进行实验，最终制作出全玻璃结构的宽可调消逝模谐振器并测试。本文主要成果如下： 1、通过HFSS对矩形谐振腔和消逝模谐振腔的电场与磁场分析，得出谐振器具有小型化、高品质因数（Q值）的优良特性。通过对同轴线与谐振器的耦合方式进行仿真，得出耦合强度与探针和容柱的间距成正比。 2、从理论到仿真分析了消逝模腔体尺寸对谐振器谐振频率和Q值的影响，得出提升调谐率的主要方法有： （a）减小谐振腔和电容柱的物理尺寸； （b）减小加载电容两极板的间距； （c）在加载电容两极板之间增加高介电常数、低损耗的介质薄膜。 最后，通过HFSS优化出调谐率较高的各部分尺寸，腔体半径长3mm，电容柱高1.6mm，电容柱半径为0.22mm并在加载电容两极板之间增加介质薄膜。通过对消逝模谐振器的仿真，得出调谐率达到4倍频以上。 3、以仿真模型与MEMS加工原理为依据，探究了在光敏玻璃上制作宽可调消逝模谐振器的工艺实验，最终加工出了全玻璃结构的消逝模谐振器，通过矢量网络分析仪测试得出，其调谐范围在1.8GHz-8GHz，调谐率接近4倍频。

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