近年來,軍用和民用電子系統(tǒng)所使用的頻譜資源,如通信、雷達(dá)、遙測和遙感以及電子對抗等正在轉(zhuǎn)向毫米波頻段。面對系統(tǒng)中信息傳輸過程中所在頻率動態(tài)分布以及器件頻率智能化重構(gòu)的需求,濾波器作為傳輸信號選頻的關(guān)鍵設(shè)備,其性能直接影響到系統(tǒng)目標(biāo)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。本文研究的第一部分是采用微帶線測試法,對毫米波頻段液晶的介電常數(shù)和損耗角正切角進(jìn)行測試分析。在微帶測試電路上引入調(diào)制電場,用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量不同電壓調(diào)制狀態(tài)下以液晶作為媒質(zhì)的微帶傳輸線的散射參數(shù)。再利用TL校準(zhǔn)技術(shù)提取器件過渡結(jié)構(gòu)的傳輸矩陣,根據(jù)電磁場理論可推導(dǎo)出相應(yīng)液晶材料的介電常數(shù)和損耗角正切。本文第二部分研究內(nèi)容是利用液晶材料在毫米波頻段的介電各向異性,采用倒置微帶結(jié)構(gòu),利用金屬過孔垂直過渡,解決寬帶可調(diào)平穩(wěn)過渡以及施加偏置電壓而不影響信號傳輸?shù)膯栴},并采用梯形阻抗梯度線進(jìn)行寬帶阻抗匹配。設(shè)計了毫米波雙模諧振結(jié)構(gòu)頻率可重構(gòu)濾波器。與具有相同階數(shù)的濾波器相比,使用雙模結(jié)構(gòu)在諧振器數(shù)量上可減少一半,實現(xiàn)濾波器的小型化。本文最后一部分內(nèi)容是關(guān)于慢波周期型頻率可重構(gòu)濾波器設(shè)計。分別利用階梯阻抗發(fā)夾式諧振器以及方形螺旋線諧振器設(shè)計了不同種毫米寬帶頻率可重構(gòu)濾波器。與其他平行交叉耦合的濾波器結(jié)構(gòu)相比,本章設(shè)計新型慢波結(jié)構(gòu)諧振單元濾波器拓?fù)淇上C振器之間的耦合間隙,可降低由平行交叉耦合結(jié)構(gòu)引入的插入損耗。與前一章節(jié)采用金屬過孔垂直過渡,本章設(shè)計過程采用上下電路基板相同電路的完全重疊拼接。可有效降低高頻金屬通孔過渡帶來的插入損耗過大的問題。基于上述仿真設(shè)計,最后將設(shè)計濾波器進(jìn)行加工測試和分析,得到帶寬較寬、通帶響應(yīng)良好的毫米波寬帶頻率可重構(gòu)濾波器。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN713
【部分圖文】：

第一章 緒論早些時期限于受材料特性及測量方式，對于液晶的應(yīng)用研究主要集中于光學(xué)顯示領(lǐng)域，其在微波毫米波頻段研究較少，但是隨著在微波毫米波頻段具有較大各向介電異性的液晶材料被研究出來，以及應(yīng)用于微波毫米波頻段的器件對于材料、技術(shù)以及工藝方面更高的需求，液晶材料在微波毫米波頻段的應(yīng)用引起相關(guān)科研人員的極大關(guān)注。2010 年，英國埃塞克斯大學(xué) D. Mirshekar-Syahkal 等人設(shè)計了基于向列相液晶材料的毫米波可調(diào)諧振器[14]，該濾波器采用二分之一波長諧振器結(jié)合共面波導(dǎo)饋電，通過調(diào)節(jié)外加電壓改變液晶材料的有效介電常數(shù)，實現(xiàn)了諧振頻率變化。但該諧振器由于沒有考慮阻抗特性變化，在調(diào)諧過程中回波性能較差。2012 年 D. Mirshekar-Syahkal 教授課題組采用共面波導(dǎo)并聯(lián)耦合諧振器結(jié)構(gòu)設(shè)計了基于向列相液晶三階毫米波可調(diào)濾波器[15]，工作中心頻率為 33GHz，可調(diào)帶寬為 2GHz，插入損耗為 4.5dB，其性能與采取傳統(tǒng)技術(shù)的可調(diào)濾波器相比擬，其調(diào)諧范圍僅為 6%，無法滿足寬帶調(diào)諧的工作要求。

圖 1-3 液晶可調(diào)基片集成波導(dǎo)濾波器及其散射參數(shù)測試曲線2016 年，美國空軍學(xué)院 J. L. Vedral, R. L. Musselman 基于液晶材料設(shè)計一款用在微波和毫米波領(lǐng)域的可調(diào)諧帶阻濾波器。顯示了帶阻濾波器響應(yīng)隨著介電常數(shù)、諧振單元的數(shù)量以及帶阻區(qū)域上的更高階反射的影響而變化[19]。圖 1-4 毫米波可調(diào)帶阻濾波器測試曲線國內(nèi)大部分對于液晶的應(yīng)用研究集中在光學(xué)顯示領(lǐng)域，僅有少數(shù)相關(guān)學(xué)者開展了液晶在微波毫米波應(yīng)用方面的研究。

圖 1-4 毫米波可調(diào)帶阻濾波器測試曲線液晶的應(yīng)用研究集中在光學(xué)顯示領(lǐng)域，僅有波應(yīng)用方面的研究。科技大學(xué)黎步銀等人利用仿真軟件，采用倒置頻段移相器，仿真得到移相度可以達(dá)到 360o[學(xué)楊傅子教授課題組研究了微波頻段和中遠(yuǎn)紅[21]。晶材料在微波和毫米波器件方面的應(yīng)用目前有相關(guān)報導(dǎo)大部分集中于液晶材料物理特性率和粘度等）研究。國外雖有一些基于液晶大多研究集中于微波低頻段濾波器和毫米波從而導(dǎo)致器件性能在各個頻段明顯惡化，同大、調(diào)諧范圍較窄。本文利用倒置微帶線具材料調(diào)制效率高的優(yōu)點，并結(jié)合多模諧振結(jié)
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本文編號：2851852