【摘要】：近幾十年來,無線通信技術(shù)和消費(fèi)電子產(chǎn)品的快速發(fā)展,對(duì)系統(tǒng)的小型化提出了越來越高的要求。無源微波濾波器是通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵頻率選擇組件,其體積和頻率響應(yīng)特性將顯著影響系統(tǒng)的性能。微帶濾波器作為一種平面化器件由于其設(shè)計(jì)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低廉,成為目前無線通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本論文主要工作如下:首先,本論文詳細(xì)闡述了交叉耦合矩陣綜合理論以及頻變耦合矩陣綜合理論,研究了頻變耦合系數(shù)與電、磁耦合系數(shù)之間的關(guān)系。采用智能遺傳算法和梯度優(yōu)化算法,引入了頻變耦合矩陣的優(yōu)化理論。然后,通過實(shí)例對(duì)算法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,介紹了電磁耦合系數(shù)以及外部品質(zhì)因數(shù)的提取方法。其次,基于嵌入型設(shè)計(jì)思想以及頻變耦合矩陣?yán)碚?本論文研究設(shè)計(jì)了一系列三階頻變耦合帶通濾波器�；诰鶆蜃杩怪C振器,本論文設(shè)計(jì)了一款嵌入型三階頻變耦合濾波器。在該濾波器中,第一和第三諧振器之間通過電、磁分路耦合引入了頻變耦合,第二諧振器嵌入在第一、三諧振器間的空檔位置并與它們都耦合。三個(gè)諧振器形成一種含頻變耦合三胞拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以產(chǎn)生兩個(gè)傳輸零點(diǎn),這些傳輸零點(diǎn)能有效地改善的濾波器的選擇性。嵌入型結(jié)構(gòu)使濾波器比較緊湊,電路大小為6.1mm×8.8 mm。隨后,本論文提出了一種環(huán)形階躍阻抗諧振器,研究了諧振器的性質(zhì)。該諧振器的環(huán)狀結(jié)構(gòu),可以將其他諧振器嵌入其中,能夠在增加濾波器階數(shù),提高濾波器性能的情況下,不增加濾波器的體積。基于這種設(shè)計(jì)思想、環(huán)形階躍阻抗諧振器以及含頻變耦合的三胞拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),本論文設(shè)計(jì)和研究了嵌入半波長(zhǎng)雙螺旋諧振器的三階頻變耦合濾波器、含源-負(fù)載耦合的嵌入半波長(zhǎng)雙螺旋諧振器的三階頻變耦合濾波器以及嵌入半波長(zhǎng)環(huán)形階躍阻抗諧振器的三階頻變耦合濾波器。這三款濾波器頻率響應(yīng)的阻帶有3到4個(gè)傳輸零點(diǎn),選擇性較高。嵌入型的結(jié)構(gòu)使得濾波器十分緊湊,三款濾波器電路大小分別為10 mm×5 mm,10 mm×5 mm和13 mm×8 mm。再次,本論文研究設(shè)計(jì)了一系列雙通帶濾波器。論文提出一種枝節(jié)加載均勻阻抗諧振器,基于該諧振器設(shè)計(jì)了一款雙路頻變耦合雙通帶濾波器。該濾波器頻率響應(yīng)的兩個(gè)通帶邊緣均各有一個(gè)傳輸零點(diǎn),提高了頻率選擇性。濾波器結(jié)構(gòu)緊湊,電路大小為8.5 mm×8.5 mm。接著,本論文在環(huán)形階躍阻抗諧振器的基礎(chǔ)上提出一種開路枝節(jié)加載環(huán)形階躍阻抗諧振器。該諧振器不要求對(duì)稱性,它的加載枝節(jié)和加載點(diǎn)可以任意調(diào)整,增加了設(shè)計(jì)的靈活性。同時(shí),由于該諧振是不對(duì)稱的,傳統(tǒng)對(duì)稱枝節(jié)加載環(huán)形諧振器的分析方法不再適用。為了研究該諧振器的特性,本論文基于二端口網(wǎng)絡(luò)理論,提出了一種電路網(wǎng)絡(luò)分析法。然后,基于該諧振器設(shè)計(jì)了一款頻變耦合雙通帶濾波器和一款全規(guī)范耦合雙通帶濾波器。這兩款濾波器頻率響應(yīng)的選擇性都較高,兩個(gè)通帶的兩側(cè)均各有一個(gè)傳輸零點(diǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí),將諧振器的加載枝節(jié)折疊到了諧振器的環(huán)內(nèi),使得濾波器十分緊湊,電路大小分別為4 mm×8 mm和6 mm×15 mm。在這一部分最后,本論文利用上一部分提到的環(huán)形諧振器,設(shè)計(jì)了一款嵌入型雙通帶濾波器。該濾波器具有頻率響應(yīng)選擇性高,電路緊湊等特點(diǎn)。最后,本論文研究了頻變耦合濾波器在功分器中的應(yīng)用,通過將頻變耦合濾波器與功分器集成,使功分器兼具濾波和功率分配功能。本論文設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)頻變耦合濾波器的Wilkinson濾波功分器和嵌入頻變耦合濾波器的Wilkinson濾波功分器,兩款濾波功分器都具有結(jié)構(gòu)緊湊、低插入損耗、高隔離度和高選擇性等特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN713
【圖文】：

體積小、重量輕、易與其他器件互聯(lián)的特點(diǎn)。面的描述可以看出，在目前無線通信系統(tǒng)要求小型化和集成化，備應(yīng)用前景的前提下，微帶線濾波器由于其特殊的平面?zhèn)鬏斁�件集成、多種多樣的形式和廣闊的應(yīng)用場(chǎng)合已成為當(dāng)前微波領(lǐng)。外研究歷史與現(xiàn)狀濾波器綜合理論的發(fā)展大體上經(jīng)歷了級(jí)聯(lián)耦合濾波器，交叉耦合濾波器到混合電磁耦合（頻變耦合）濾波器的發(fā)展歷程。這合理論目前仍在廣泛使用。1957 年 Cohn 提出了一個(gè)基本的直波器[10]，初步建立了諧振器加耦合系數(shù)的設(shè)計(jì)理念。該設(shè)計(jì)理來發(fā)展起來的各種耦合濾波器理論。Atia 和 Williams 在 1970 列論文[11-15]中提出了交叉耦合濾波器的一般性綜合設(shè)計(jì)理論 對(duì) Atia 和 Williams 提出的綜合理論進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合自己在 的工作[16-18]，提出了含任意復(fù)數(shù)傳輸零點(diǎn)、任意階濾波器的綜合

波器[21]。如圖 1-1 所示，R1和 R2是兩個(gè)諧振腔，S 和 L 是源和度為 L1的開槽實(shí)現(xiàn)耦合。與 Roschmann 設(shè)計(jì)的濾波器相似，該帶兩側(cè)各實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳輸零點(diǎn)。為了獲得更多的傳輸零點(diǎn)以提高003 年 Cameron 首次將交叉耦合技術(shù)與源-負(fù)載耦合技術(shù)結(jié)合起他提出一種 N+2 階耦合矩陣綜合法，并指出含源-負(fù)載耦合和交以實(shí)現(xiàn)最多與階數(shù)相同個(gè)數(shù)的傳輸零點(diǎn)。在諧振器以及源、負(fù)載屬性耦合路徑的情況下，交叉耦合和源-負(fù)載耦合以及它們的結(jié)器已經(jīng)將這種通過信號(hào)的多物理路徑效應(yīng)在濾波器帶外引入有方法發(fā)揮到極致。要產(chǎn)生更多的傳輸零點(diǎn)，提高濾波器的選擇性要在諧振器之間引入具有混合電磁屬性的耦合。混合電磁耦合968 年 Orchard 和 Gabor[23]提出的一種用變換變量技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)橢法中形成的。這種方法不是基于諧振器和耦合系數(shù)的綜合法，所電磁耦合概念的雛形。稍后，Rhodes 和 Levy 利用混合耦合傳輸橢圓函數(shù)濾波器[24-26]。此后一段時(shí)間，人們對(duì)這類濾波器的研究

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王歡;可控混合電磁耦合濾波器理論與實(shí)現(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2720928