【摘要】：微帶濾波器是現(xiàn)代通信系統(tǒng)十分重要的元件,用它來選擇有用信號和抑制雜波干擾信號�，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展日新月異,這也要求對微帶濾波器的理論研究和設(shè)計(jì)與時(shí)俱進(jìn)。近年來,小型化多帶微帶濾波器的研究已成為一個(gè)研究熱點(diǎn),這樣可以滿足通信系統(tǒng)多頻化和集成化,提高頻譜資源的利用率,減小體積,降低成本和功耗。本文利用廣義切比雪夫?yàn)V波器綜合理論基礎(chǔ),并將與多模階躍阻抗諧振器(SIRs)相結(jié)合,利用交叉混合耦合技術(shù),研究了微帶濾波器的設(shè)計(jì),在如何實(shí)現(xiàn)多通帶濾波器的小型化及高帶外抑制度方面進(jìn)行了自己的研究工作。本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1、提出了基于廣義切比雪夫?yàn)V波器函數(shù)的綜合理論四帶濾波器頻率變換的綜合方法。詳細(xì)的分析了廣義切比雪夫?yàn)V波器函數(shù)的綜合理論和廣義切比雪夫?yàn)V波器耦合矩陣的綜合方法以及雙帶、三帶濾波器頻率變換的綜合方法。結(jié)合具體的實(shí)例,給出了雙帶、三帶、四帶濾波器傳輸函數(shù)的仿真曲線。驗(yàn)證了理論和方法的正確性,總結(jié)了多通帶濾波器頻率變換的綜合方法和步驟。2、提出了基于改進(jìn)型1/4波長三模階躍阻抗諧振器和電磁耦合技術(shù)設(shè)計(jì)了一款工作于1.9/3.5/5.75 GHz的三通帶濾波器。首先,對改進(jìn)型1/4波長三模階躍阻抗諧振器阻抗特性進(jìn)行分析,1/4波長三模階躍阻抗諧振器由一個(gè)閉環(huán)的方形和兩個(gè)開路枝節(jié)構(gòu)成,產(chǎn)生多頻諧振特性;其次,合理選擇輸入輸出饋電位置和枝節(jié)特征阻抗,合理布局容性耦合和感性耦合枝節(jié)長度,通過容性耦合和感性耦合技術(shù)在每個(gè)通頻帶的兩側(cè)至少引入一對傳輸傳輸零點(diǎn)。測試結(jié)果表明,成功設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)緊湊,高選擇性,良好的通帶隔離性,具有六個(gè)傳輸零點(diǎn)小型化的微帶濾波器。該濾波器三個(gè)通帶3 dB的相對帶寬分別為6.1/6.7/7.8%,它的六個(gè)傳輸零點(diǎn)位置分別位于1.65/2.64/3.06/3.75/5.40/6.16 GHz,濾波器的實(shí)物尺寸僅有0.04?_g?0.07?_g,_g?為第一通帶中心頻率處的導(dǎo)波波長。3、基于兩節(jié)階躍阻抗諧振器和三節(jié)T型枝節(jié)加載階躍阻抗諧振器的奇偶模諧振特性進(jìn)行理論分析,對多頻帶諧振中心頻率與階躍阻抗器的特征阻抗比值變化關(guān)系和枝節(jié)加載的電長度比值變化關(guān)系進(jìn)行了定量的分析與描述。應(yīng)用容性耦合和0°饋電技術(shù),將一對三節(jié)T型枝節(jié)加載的階躍阻抗諧振器折疊成開口諧振環(huán)并進(jìn)行容性耦合級聯(lián),成功的設(shè)計(jì)了一款工作于1.3/2.2/3.3/4.5 GHz的四通帶濾波器,該濾波器四個(gè)通帶的3 dB相對帶寬分別為5.2/3.63/4.2/9.6%,具有7個(gè)傳輸零點(diǎn),濾波器的實(shí)物尺寸僅有0.32?_g?0.23?_g,_g?為第一通帶中心頻率處的導(dǎo)波波長。該四頻帶濾波器通過改變枝節(jié)的特征阻抗比和電長度比,中心頻率靈活可調(diào),采用電磁耦合和0°饋電技術(shù)引入多個(gè)傳輸零點(diǎn),提高了濾波器的選擇性和帶外抑制能力。4、提出了基于改進(jìn)的階躍阻抗諧振器和交叉混合耦合技術(shù)設(shè)計(jì)了具有寬阻帶特性的窄帶帶通濾波器和超寬帶的寬帶濾波器。為了使設(shè)計(jì)的濾波器更加小型化,采用多層板平面微帶線電路設(shè)計(jì)。窄帶帶通濾波器由雙層板三階階躍阻抗諧振器組成,階躍阻抗諧振器由方形閉環(huán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)階躍阻抗器的低阻抗枝節(jié),高阻抗枝節(jié)嵌入到方形閉環(huán)之中構(gòu)成更加緊湊的結(jié)構(gòu)。通過交叉混合耦合技術(shù)在通帶兩側(cè)引入多個(gè)傳輸零點(diǎn),提高了濾波器的選擇性和寬阻帶特性。該窄帶濾波器的中心頻率為2.83 GHz,3 dB相對帶寬9.32%,通帶兩側(cè)有5個(gè)傳輸零點(diǎn),上邊帶寬阻帶抑制特性高達(dá)20 dB以上,阻帶抑制特頻率范圍達(dá)到10 GHz,濾波器的實(shí)物尺寸僅有0.11λ_g×0.08λ_g,λ_g為通帶中心頻率處的導(dǎo)波波長。超寬帶濾波器基于多層電路板技術(shù),采用T型短路枝節(jié)階躍阻抗諧振器和一對平行傳輸線形成多路徑傳輸效應(yīng),在超寬帶濾波器的兩側(cè)引入了3個(gè)傳輸零點(diǎn),中心頻率為6 GHz,通頻帶范圍從3.59 GHz-8.21 GHz,相對帶寬為74.8%。通帶兩側(cè)引入三個(gè)傳輸零點(diǎn),電路尺寸僅有6.5 mm?3.4 mm。5、提出了將多帶濾波器的設(shè)計(jì)思想引入到射頻功率放大器的匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之中,應(yīng)用并行T型開路和短路枝節(jié)階躍阻抗諧振器形成雙通帶諧振效應(yīng),由于單管射頻功率放大器的CGH40010F的輸入輸出電阻是復(fù)阻抗,實(shí)現(xiàn)復(fù)阻抗到實(shí)阻抗50歐姆阻抗匹配,要在T型開路和短路枝節(jié)增加阻抗匹配調(diào)整枝節(jié),成功設(shè)計(jì)了0.9 GHz和2.6 GHz的雙帶功率放大器,該功率放大器的雙頻特性選擇性能和帶外抑制性能良好,結(jié)構(gòu)緊湊,尺寸小,僅有4.5 cm?3.2 cm。
【圖文】：

將階躍阻抗器布置在不同的電路層，通過改變它們的阻抗比和電長度比控制不同通帶的中心頻率，該濾波器電路尺寸較小，結(jié)構(gòu)緊湊，通帶特性和選擇性能良好[104]。3）枝節(jié)加載的階躍阻抗諧振器在文獻(xiàn)[127]中，使用一對開路枝節(jié)加載的三截 T 型階躍阻抗諧振器，形成兩路信號耦合路徑，設(shè)計(jì)雙帶濾波器。2012 年臺灣學(xué)者 Wei-Yu Chen, Min-Hang Weng等人[95]使用了枝節(jié)加載的 T 型階躍阻抗諧振器，通過改變阻抗比和兩節(jié)階躍阻抗諧振器的電長度比及枝節(jié)加載的電長度比來控制前三個(gè)諧振頻率，通過 0°饋電和交叉耦合設(shè)計(jì)三通帶平面微帶濾波器。2016 年 Jiangwei 等人[105]使用開路枝節(jié)和短路枝節(jié)的階躍阻抗諧振器設(shè)計(jì)雙帶濾波器，一對短路枝節(jié)階躍阻抗諧振器嵌入到一對開路枝節(jié)階躍阻抗諧振器的方形環(huán)中，結(jié)構(gòu)緊湊，，采用 0°饋電技術(shù)，控制好二者之間的耦合距離和耦合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在中心頻率 1.63 /2.73 GHz 通頻帶的兩側(cè)至少可以產(chǎn)生一對傳輸零點(diǎn)，該濾波器有很高的頻率選擇特性和寬阻帶特性，仿真和測試曲線如圖 1-1 所示。

4 、5L 長度的變化，隨著長度的增加，三模諧振頻率都在在以通過調(diào)整開路枝節(jié)的長度而獲得。0 1 2 3 4 5 6 7-10-8-6-4-20頻率(GHz)S1數(shù)參d(B)S11圖 3-11 三模諧振器單端口特性11S 參數(shù)仿真
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN713;TN722

【相似文獻(xiàn)】

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1 張功先;;一個(gè)敏感度極低的單C有源二階濾波器[J];西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1987年03期

2 黃廣倫,傅金橋;用鈮酸鋰基片研制國產(chǎn)東芝型彩電濾波器[J];壓電與聲光;1988年05期

3 王建剛;基帶解調(diào)中FIR濾波器的通道復(fù)用[J];聲學(xué)與電子工程;1988年02期

4 顧宏林;;利用ARF綜合ACF的方法[J];貴州工學(xué)院學(xué)報(bào);1988年02期

5 虢違

本文編號：2665636