發(fā)布時(shí)間：2020-03-26 12:18

【摘要】：為適應(yīng)微波通信系統(tǒng)的快速發(fā)展,無(wú)源器件趨向于小型化和多頻帶工作。同時(shí)多種無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,使得有限的頻譜資源愈發(fā)擁擠不堪,噪聲的干擾制約了信號(hào)處理所能識(shí)別的最小電平。在此環(huán)境下,需要射頻微波電路具有更高的可靠性和抗干擾能力。作為微波通信系統(tǒng)中重要的器件,耦合器在平衡混頻器、移相器和開關(guān)等集成電路和天線饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中都得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)此,平衡耦合器得到了迅速發(fā)展。與傳統(tǒng)的單端口耦合器相比較,平衡耦合器有效抑制了共模信號(hào),使得系統(tǒng)免受環(huán)境噪聲的干擾,且具有更緊湊的結(jié)構(gòu),能減少信號(hào)傳輸?shù)牟迦霌p耗。根據(jù)上述背景,論文首先介紹了近年來(lái)單端口耦合器及平衡微波無(wú)源器件的發(fā)展?fàn)顩r。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)平衡微帶耦合器展開研究,設(shè)計(jì)了兩款單頻平衡微帶定向耦合器,提出了一款新型雙頻平衡微帶定向耦合器,最后設(shè)計(jì)了兩款0dB平衡耦合器(過(guò)橋)。論文的研究成果可以總結(jié)為以下幾個(gè)方面:1.提出了兩款單頻平衡微帶定向耦合器。在傳統(tǒng)3dB微帶定向耦合器的基礎(chǔ)上,通過(guò)平衡端口網(wǎng)絡(luò)理論及奇偶模法分析法,設(shè)計(jì)了工作在1.98GHz的3dB平衡微帶定向耦合器,實(shí)現(xiàn)了在工作頻段內(nèi)差模信號(hào)良好傳輸,共模信號(hào)抑制,且差模與共模信號(hào)之間無(wú)明顯轉(zhuǎn)換的特性。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款工作在2.15GHz,功率分配比為1.5的平衡微帶耦合器,采用雙T枝節(jié)進(jìn)行傳輸線等效替代,該耦合器在工作頻段內(nèi)差�；夭〒p耗優(yōu)于15dB,輸出端口傳輸系數(shù)相差3.52dB,實(shí)現(xiàn)了良好的差模信號(hào)傳輸,共模信號(hào)抑制特性。最后根據(jù)仿真的最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行了實(shí)物加工并測(cè)試,該耦合器的實(shí)際測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合,耦合器性能良好,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。2.提出了雙頻平衡微帶定向耦合器。在單頻平衡耦合器的基礎(chǔ)上,采用E型雙頻阻抗變換器等效替代傳統(tǒng)的四分之一波長(zhǎng)傳輸線,提出了一款新型的雙頻平衡微帶定向耦合器。該雙頻耦合器工作頻率為0.92GHz和2.04GHz,在中心頻率處差模回波損耗大于15dB,最小插損分別為0.4dB和1.35dB,共模抑制高于20dB,性能良好。最后根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)物加工,測(cè)試和仿真結(jié)果的一致性驗(yàn)證了理論分析的正確性。3.設(shè)計(jì)了兩款0dB平衡微帶耦合器(過(guò)橋)。首先提出了工作頻率為2.25GHz的單頻0dB平衡耦合器,采用雙節(jié)分支線結(jié)構(gòu),基于平衡端口理論計(jì)算出各段傳輸線阻抗值,然后進(jìn)行仿真設(shè)計(jì),仿真結(jié)果表明該耦合器差模信號(hào)交叉?zhèn)鬏?其余端口間信號(hào)相互隔離,共模信號(hào)抑制。利用仿真結(jié)果加工了實(shí)物并進(jìn)行了測(cè)試,實(shí)測(cè)與仿真結(jié)果基本吻合。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用Π型雙頻阻抗變換器代替四分之一波長(zhǎng)傳輸線,提出了新型雙頻0dB平衡耦合器,計(jì)算分析得到其工程可實(shí)現(xiàn)頻率比為N?(7)0.43,0.66(8)(7)1.51,2.31(8),最后設(shè)計(jì)了工作頻率為0.5GHz和0.8GHz,頻率比為1.6的雙頻平衡0dB耦合器,實(shí)現(xiàn)了在雙頻段內(nèi)差模信號(hào)交叉?zhèn)鬏?共模信號(hào)抑制的特性。
【圖文】：

[3]等。圖1.1 定向耦合器作饋源示意圖對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)[4]，它由多個(gè)大規(guī)模集成電路芯片和大量無(wú)源微波器件組成，包括濾波器、耦合器、功分器、選擇開關(guān)和天線等，并兼容了許多無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)如全球定位系統(tǒng)(global position system，簡(jiǎn)稱 GPS)、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(generalpacket radio service，，簡(jiǎn)稱 GPRS)、無(wú)線局域網(wǎng)(wireless local area network，簡(jiǎn)稱WLAN)、寬帶碼分多址(wideband code division multiple access，簡(jiǎn)稱 W-CDMA)、射頻識(shí)別(radio frequency identification，簡(jiǎn)稱 RFID)、第四代移動(dòng)通信(4th generation 簡(jiǎn)

能有效提高系統(tǒng)的信噪比和減少信號(hào)傳輸?shù)牟迦霌p耗。其尺寸較小，成本較低，且電性能良好。因此研究平衡微帶耦合器具有重要的物理意義和實(shí)用價(jià)值。圖1.2 射頻前端系統(tǒng)的平衡結(jié)構(gòu)圖
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN622

【參考文獻(xiàn)】

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1 陳建忠;梁昌洪;吳邊;王依;;緊湊型高共模抑制微帶平衡濾波器[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

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1 邱雷雷;微帶帶阻和平衡濾波器研究[D];華南理工大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2601429