發(fā)布時間：2018-04-22 13:50

  本文選題：耦合矩陣 + 有耗濾波器��； 參考：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：現(xiàn)代微波通信系統(tǒng)往往需要高性能小型化的濾波器,同時兼顧易集成和低成本的特點。元件的小型化通常會降低諧振器的無載品質(zhì)因素(Qu值),而低Qu值諧振器將使濾波器,特別是窄帶濾波器,性能退化,具體表現(xiàn)為通帶插損增加、邊帶變圓滑和帶內(nèi)波紋部分或全部消失等。為了克服這些問題,近年來提出了有耗綜合技術(shù),即在設(shè)計中考慮諧振器的有限Qu值,優(yōu)化濾波器的頻率選擇性和通帶平坦度。另一方面,增加傳輸零點可以使低階響應(yīng)具有較高的頻率選擇性,從而實現(xiàn)濾波器的小型化。實現(xiàn)傳輸零點的傳統(tǒng)方法有交叉耦合(包括源-負(fù)載耦合)、非諧振節(jié)點、多模諧振器和外部抽頭耦合等。頻變耦合可以在不引入交叉耦合的情況下,利用傳統(tǒng)耦合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更多的傳輸零點,提高頻率選擇性。本文從有耗綜合和頻變耦合兩方面,研究濾波器的小型化,具體包括:(1)基于非一致Qu值方法的三模有耗濾波器設(shè)計。理論研究和仿真分析結(jié)果表明,預(yù)失真技術(shù)會使帶內(nèi)反射嚴(yán)重退化,而有耗耦合矩陣綜合的非純電抗耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)難度較大。相比較而言,非一致Qu值方法實現(xiàn)簡單,產(chǎn)生的副作用相對較小。三模諧振器中的各諧振模式正交,因此在濾波器中響應(yīng)獨立,可以采用非一致Qu值設(shè)計帶內(nèi)平坦的濾波器。通過表貼電阻調(diào)整奇模諧振器Qu值,合理分配諧振器損耗,從而改善濾波器的帶內(nèi)平坦度。(2)基于頻變耦合的濾波器和濾波功分器設(shè)計。根據(jù)N+2階頻變耦合矩陣與傳統(tǒng)橫向耦合矩陣的相似性,采用特征值逼近優(yōu)化耦合矩陣。分析了頻變K/J變換器的線性近似集總和傳輸線模型。在此基礎(chǔ)上設(shè)計三階主線頻變耦合濾波器,并應(yīng)用奇偶模理論設(shè)計了四路濾波功分器,即具有高頻率選擇性又有較高的帶內(nèi)隔離度。研究表明,由于多模諧振器為橫向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),合理調(diào)節(jié)諧振模式Qu值能夠明顯改善濾波器的帶內(nèi)平坦度。而結(jié)合頻變耦合的多路濾波功分器能夠集成實現(xiàn)濾波和功分兩種功能,從而達(dá)到元件小型化的目的。
[Abstract]:Modern microwave communication systems often require high performance and miniaturization filters, while taking into account the characteristics of easy integration and low cost. The miniaturization of the components usually reduces the unloaded quality factor of the resonator and the low Qu value resonator degrades the performance of the filter, especially the narrowband filter, which is characterized by an increase in the passband insertion loss. The sideband is smooth and the corrugation in the band is partially or completely disappeared. In order to overcome these problems, a lossy synthesis technique is proposed in recent years, that is, the finite qu value of the resonator is considered in the design, and the frequency selectivity and pass band flatness of the filter are optimized. On the other hand, increasing the transmission zeros can make the low order response have higher frequency selectivity and realize the miniaturization of the filter. The traditional methods to realize transmission zeros include cross-coupling (including source-load coupling, non-resonant node, multi-mode resonator and external tap coupling, etc.) Frequency varying coupling can generate more transmission zeros and improve frequency selectivity without cross-coupling. In this paper, the miniaturization of filters is studied from the aspects of lossy synthesis and frequency variation coupling, including the design of three-mode lossy filters based on non-uniform qu value method. The theoretical research and simulation results show that the pre-distortion technique will seriously degenerate the in-band reflection, but it is difficult to realize the non-pure reactance coupling structure with lossy coupling matrix synthesis. By comparison, the non-uniform qu value method is simple to implement and produces relatively small side effects. The resonant modes in the three-mode resonator are orthogonal, so the response in the filter is independent, and the in-band flat filter can be designed by using the non-uniform qu value. By adjusting the Qu value of odd-mode resonator by the surface resistance, the loss of the resonator is allocated reasonably, thus the in-band flatness of the filter is improved. (2) the design of filter and filter power divider based on frequency-varying coupling is presented. According to the similarity between the N _ 2-order frequency varying coupling matrix and the traditional transverse coupling matrix, the eigenvalues are used to approximate the optimized coupling matrix. The linear approximate set summation transmission line model of frequency-varying K / J converter is analyzed. On this basis, the third order main line frequency variable coupling filter is designed, and the four-way filter power divider is designed by using the odd-even mode theory, which has high frequency selectivity and high in-band isolation. The results show that, because the multimode resonator is a transverse topology, the in-band flatness of the filter can be obviously improved by adjusting the resonant mode qu value properly. The multi-channel filter power divider combined with frequency-varying coupling can realize the functions of filtering and power division, so as to achieve the purpose of miniaturization of the components.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN713

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本文編號：1787509