【摘要】：本論文主要對無線通信系統(tǒng)中的無源關(guān)鍵技術(shù)進行研究。提出了通過優(yōu)化算法確定濾波器階數(shù)及傳輸零點位置的方法,同時研究與設計了雙模及多模帶通濾波器,帶有濾波特性的威爾金森(Wiilkinson)功分器,多層基片集成波導(Substrate Integrated Waveguide)功分器,帶有濾波特性的基片集成波導功分器,微帶—波導同軸探針過渡。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,基于優(yōu)化理論提出了滿足濾波器幅度指標要求的廣義切比雪夫濾波器階數(shù)及傳輸零點位置的確定方法。通過對提出的優(yōu)化目標函數(shù)進行修正,將該方法推廣到可以確定自均衡濾波器的階數(shù)及傳輸零點位置。通過幾個應用實例驗證了該方法的有效性和優(yōu)越性。相對于參考文獻所給出的結(jié)果,通過本方法所得到濾波器具有階數(shù)低,帶外抑制效果好的優(yōu)點。第二,分別對短路枝節(jié)加載諧振器和開路枝節(jié)加載諧振器的等效電路進行分析與總結(jié),歸納了枝節(jié)加載類型濾波器的帶外傳輸零點分布特點。利用短路枝節(jié)加載諧振器設計了四模濾波器及雙模雙通帶濾波器,并通過引入源與負載之間直接耦合增加帶外傳輸零點以改善濾波器的帶外傳輸特性。提出了一種開路枝節(jié)加載雙模諧振器,該諧振器可以在不改變諧振器外圍尺寸的情況下調(diào)節(jié)諧振頻率,利用該諧振器設計了雙模帶通濾波器。通過改變枝節(jié)加載方式分別設計了兩種類型的三模諧振器,并應用這兩種三模諧振器分別設計加工了三模濾波器。所設計的濾波器具有體積小,頻帶寬,帶外抑制高等優(yōu)點。第三,提出了通過將Wilkinson功分器中四分之一波長阻抗變換器用濾波器替換,實現(xiàn)具有濾波特性的Wilkinson功分器�；谠撛O計思想,設計加工了雙模、三模濾波功分器,驗證了該設計方法的正確性。設計的濾波功分器具有濾波器和功分器的特性,可以有效的減小系統(tǒng)的尺寸。第四,提出了一種多層基片集成波導一分四功分器,該功分器具有體積小,設計簡單,兩路輸出同相,兩路輸出異相,該功分器可以應用于功率合成及天線饋電網(wǎng)絡等設計中,并且可以采用LTCC等多層電路工藝進行加工。第五,結(jié)合基片集成波導的高通特性與缺陷地的低通特性,提出了帶有濾波特性的基片集成波導功分器,通過改變基片集成波導的等效寬度可以實現(xiàn)下阻帶頻率的調(diào)節(jié),改變?nèi)毕莸亟Y(jié)構(gòu)的尺寸可以調(diào)節(jié)上阻帶頻率,從而可以靈活調(diào)節(jié)濾波帶寬以滿足不同的工程需求。所設計濾波功分器具有體積小,易于與平面電路集成等優(yōu)點。最后,基于同軸探針耦合設計了Ka頻段微帶—波導轉(zhuǎn)換過渡結(jié)構(gòu),并提取了該過渡結(jié)構(gòu)的等效電路,通過電路仿真與場仿真證明了所提取等效電路的正確性。最終通過場仿真設計了波導與微帶平行和垂直兩種情況下的同軸探針過渡結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、頻帶寬、密封良好的優(yōu)點;并且波導輸出口可以同軸探針為軸線旋轉(zhuǎn),可滿足實際工程中對波導口不同極化方向的需求。
[Abstract]:This paper mainly studies the non-source key technology in wireless communication system. A method for determining filter order number and transmission zero position by optimization algorithm is presented. Meanwhile, a two-mode and multi-mode band pass filter, a Wilkinson power splitter with filtering characteristics, a multi-layer substrate integrated wave splitter are also studied and designed. a substrate integrated waveguide work splitter with filtering characteristics and a microstrip square waveguide coaxial probe transition. The main contents of this paper are as follows: Firstly, based on the optimization theory, a method of determining the order number and the transmission zero position of the generalized Chefs filter satisfying the requirement of the filter amplitude index is proposed. By modifying the proposed optimization objective function, the method is extended to the order number of the self-equalization filter and the position of the transmission zero point. The validity and superiority of the method are verified by several application examples. Compared with the results given by reference, the filter obtained by the method has the advantages of low order number and good external suppression effect. Secondly, the equivalent circuit of the short-circuit branch-load resonator and the open-circuit branch-loaded resonator are analyzed and summarized respectively, and the characteristic of zero-crossing distribution of the branch-section loading type filter is summarized. A four-mode filter and a dual-mode double-pass filter are designed by using the short-circuit branch-load resonator, and the external transmission zeros are directly coupled between the source and the load to improve the band-out transmission characteristic of the filter. An open-circuit branch-loaded dual-mode resonator is proposed. The resonator can adjust the resonant frequency without changing the peripheral dimension of the resonator, and the dual-mode bandpass filter is designed by using the resonator. Two types of three-mode resonators are designed by changing the load mode of branch sections, and three-mode filters are respectively designed and processed by using these three-mode resonators. The designed filter has the advantages of small volume, wide band width, high band rejection and the like. Thirdly, a Wilkinson power divider with filter characteristics is proposed by replacing a quarter-wavelength impedance transformer in the Wilkinson power splitter with a filter. On the basis of the design idea, a two-mode, three-mode filter power divider is designed and processed, and the correctness of the design method is verified. The designed filter power divider has the characteristics of filter and work divider, which can effectively reduce the size of the system. Fourth, a multi-layer substrate integrated waveguide four-function splitter is proposed, which has the advantages of small size, simple design, two paths of output identical phases, two paths of output out of phase, which can be applied in the design of power synthesis and antenna feed network, etc. and multi-layer circuit processes such as LTCC and the like can be adopted for processing. fifthly, combining the high-pass characteristic of the substrate integrated waveguide and the low-pass characteristic of the defect, a substrate integrated waveguide work splitter with the filtering characteristic is proposed, the adjustment of the lower stop band frequency can be realized by changing the equivalent width of the substrate integrated waveguide, changing the size of the defect ground structure can adjust the upper stop band frequency so that the filtering bandwidth can be flexibly adjusted to meet different engineering requirements. The designed filtering power divider has the advantages of small volume, easy integration with planar circuit and the like. Finally, based on the coaxial probe coupling, the transition structure of Ka-band microstrip transmission waveguide is designed, and the equivalent circuit of the transition structure is extracted, and the correctness of the extracted equivalent circuit is proved by simulation and field simulation. finally, the coaxial probe transition structure in both the parallel and vertical directions of the waveguide and the microstrip is designed through field simulation; the structure has the advantages of compact structure, wide frequency band and good sealing; and the waveguide output port can rotate coaxially with the coaxial probe, and can meet the requirements of different polarization directions of the waveguide ports in practical engineering.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN713

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本文編號：2269523