微帶雙模雙頻濾波器研究

1、2021-12-181碩士研究生論文開題報(bào)告微帶雙模雙頻濾波器研究微帶雙模雙頻濾波器研究姓名：導(dǎo)師:專業(yè)：電磁場與微波技術(shù)日期：2021-12-182內(nèi)容安排 選題的背景和意義 微帶雙模濾波器的研究 階梯阻抗雙頻濾波器的研究 研究計(jì)劃及進(jìn)一步要解決的問題2021-12-183內(nèi)容安排 選題的背景和意義 微帶雙模濾波器的研究 階梯阻抗雙頻濾波器的研究 研究計(jì)劃及進(jìn)一步要解決的問題2021-12-184選題的背景和意義1.1 1.1 濾波器的基本概念濾波器的基本概念 濾波器是通信工程中常用的重要器件，它對信號(hào)具有頻率選擇性，在通信系統(tǒng)中通濾波器是通信工程中常用的重要器件，它對信號(hào)具有頻率選擇性，在

2、通信系統(tǒng)中通 過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號(hào)。2021-12-185選題的背景和意義1.2 1.2 濾波器的主要類型濾波器的主要類型-1-1 通常采用工作衰減工作衰減來描述濾波器的幅值幅值特性: 式中，和分別為輸出端接匹配負(fù)載時(shí)濾波器輸入功率和負(fù)載吸收功率。 根據(jù)衰減特性不同，濾波器通常分為低通低通、高通高通、帶通帶通和帶阻帶阻濾波器。10l g()i nALPLdBP2021-12-186選題的背景和意義功率轉(zhuǎn)移函數(shù)實(shí)用中，最廣泛使用的逼近函數(shù)種，相應(yīng)的濾波器稱為：最平坦型（Butterworth）、等波紋型(Chebyshev)和橢圓函數(shù)型。 1.3

3、 1.3 濾波器的主要類型濾波器的主要類型-2-2 221lg1011lg10PLA2021-12-187選題的背景和意義1.4 1.4 濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)另外，還有一些技術(shù)指標(biāo)，如, 回波損耗（駐波系數(shù)），插入損耗，品質(zhì)因數(shù)Q值，帶內(nèi)波動(dòng)，群延遲，矩形系數(shù)等。對大功率濾波器還有功率容量。對可調(diào)濾波器還有可調(diào)范圍等。2021-12-188選題的背景和意義1.5 1.5 選題背景及意義選題背景及意義 微帶雙模諧振器最單子上世紀(jì)七十年代初由Wollf用來構(gòu)成雙模濾波器，隨后逐漸在波器的設(shè)計(jì)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。“雙?！钡母拍顏碜杂谥C振器的一對簡并式，它的優(yōu)點(diǎn)在于每一個(gè)雙模諧

4、振器都具有雙調(diào)諧回路特性，即可以時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)。因此，濾波器設(shè)計(jì)所需要的固有階數(shù)可以減少一半，便于設(shè)緊湊的結(jié)構(gòu)，從根本上解決了尺寸問題。此外，與單模濾波器相比較，雙模濾波器的比帶寬可以做得更小，可以做到小于l，這是衛(wèi)星通信中的組成多工器的濾波器所要的帶寬，一般單模濾波器的帶寬只能做到5以上。除濾波器和雙工器以外，雙模諧線、振蕩器和混頻器。 微帶雙頻段微波濾波器，可以同時(shí)工作在無線通信兩個(gè)不同頻段。這種濾波器是用一個(gè)雙頻段單元來處理兩個(gè)波段的信號(hào)。為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎(chǔ)設(shè)備資源，在通信系統(tǒng)中設(shè)置能同時(shí)工作的多個(gè)通信頻段，有效途徑之一就是研究和開發(fā)高性能的雙頻段微波濾波器?，F(xiàn)代通信的快

5、速發(fā)展需要有效利用越來越多的頻率信道，為了減小通信電路設(shè)備體積和重量，雙頻段器件的研究越來越引起重視。因此，對雙頻帶濾波器的研究具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。2021-12-189微帶雙模濾波器的研究2.1 基本原理 一個(gè)諧振器內(nèi)有無限多個(gè)振蕩模式，可以利用這些模式中的幾個(gè)來做成多模式耦電路，這樣就可以使濾波器所用的諧振器數(shù)目減少，從而使整個(gè)濾波器變小變輕。兩個(gè)調(diào)諧的自由振蕩電路之間的相互作用與他們之間的耦臺(tái)系數(shù)有關(guān)，并和他們之間的復(fù)數(shù)諧振頻率之比有關(guān)。這兩個(gè)振蕩電路的振蕩頻率越接近，這兩個(gè)電路之間的轉(zhuǎn)換需要的耦合就越小。在由理想導(dǎo)電壁圍成的簡單幾何結(jié)構(gòu)(也就是諧振器)中的無限多個(gè)模式中存在著正交

6、關(guān)系，故在這些模式中沒有能量變換。各個(gè)模式間耦合的產(chǎn)生對理想結(jié)構(gòu)加以小的擾動(dòng)來得到。如果要保持場結(jié)構(gòu)的原有形式，則這個(gè)擾動(dòng)要小。因此，一個(gè)諧振器中的這些可作濾波器用途的模式必須有相同的諧振頻率。換句話說，這些模式應(yīng)是簡并模。 “雙模”的概念來自于諧振器的一對簡并主模，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于每一個(gè)雙模諧振器都具有雙調(diào)諧回路的特性，即可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)諧振頻率點(diǎn)。因而，濾波器設(shè)計(jì)所需要的固有階數(shù)可以減少一半，便于設(shè)計(jì)出緊湊的結(jié)構(gòu)。2021-12-1810微帶雙模濾波器的研究 微波雙模濾波器也同樣可以分為波導(dǎo)結(jié)構(gòu)、微帶結(jié)構(gòu)和介電結(jié)構(gòu)等，目前微帶雙模濾波器的研究越來越受到人們的關(guān)注。方形、方環(huán)、圓形、圓環(huán)等形

7、式的微帶諧振器都屬于雙模諧振器，它們在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是同時(shí)滿足軸對稱和中心對稱。它們都具有一對簡并主模，通過在與諧振器表面水平方向成45度對角線方向設(shè)置某種特定的微擾方式可以 使 這 一 對 簡 并 主 模 的 諧 振 頻 率 適 當(dāng) 分 離 并 相 互 耦 合 在 一 起 (a)(b)(c)(d)(e)2021-12-1811微帶雙模濾波器的研究 上圖(a)到(e)所示的分別是圓形、方形、圓環(huán)、方環(huán)、曲折環(huán)微帶雙模諧振器，它們都是在與諧振器水平方向成45度對角線的位置上設(shè)置了某種特定的微擾方式。當(dāng)沒有引入微擾的時(shí)候，一對簡并主模是正交的，相互之間沒有耦合，所以當(dāng)它們用在濾波器設(shè)計(jì)時(shí)都只能被激

8、勵(lì)起單一模式，以單模方式工作。微擾的引入使得兩種正交模式相互耦合，再加上合適的饋電方式就能以雙模方式工作。引入的微擾可以是任意形狀的，它的尺寸大小決定了一對簡并主模耦合的程度。例如方形貼片和圓形貼片都是采用了切角的方式，而各種環(huán)形諧振器則采用了加小貼片的方式。通過引入微擾使諧振器的一對簡并主模相互分離，結(jié)合相互垂直設(shè)置的饋線從而形成了以雙模方式工作的濾波器。2021-12-1812 微帶SIR雙頻濾波器的研究3.1 3.1 階梯阻抗（階梯阻抗（SIRSIR）基本結(jié)構(gòu)）基本結(jié)構(gòu) SIR是由兩個(gè)以上具有不同特征阻抗的傳輸線組合而成的橫向電磁場或準(zhǔn)橫向電磁場模式的諧振器。下圖給出采用帶狀線結(jié)構(gòu)的典型

9、例子，在該圖中，在傳輸線開路端和短路端之間的特征阻抗和等效電學(xué)長度分別為Z1、Z2和1、2。SIR的基本結(jié)構(gòu)2021-12-1813微帶SIR雙頻濾波器的研究3.2 3.2 半波長型半波長型SIRSIR 由于 g2 SIR是由帶狀線或微帶線結(jié)構(gòu)組成，允許有更廣的幾何結(jié)構(gòu)形式，并且和有源器件有很好的兼容性，實(shí)際中， g2 SIR更多的用于射頻器件。 下圖是 g2 SIR的幾種典型的不同結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)(a)、(b)、(c)雖然在結(jié)合形狀上分別為線狀、u形(發(fā)夾)和環(huán)狀，但從電拓?fù)溆^點(diǎn)看，它們是等效的。圖(d)中的諧振器具有和圖(b)相似的U形結(jié)構(gòu)，但它具有內(nèi)部耦合線，利用它們的開路端，使之微型化。圖(e)是圖(d)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步微型化，間距因素被明顯的擴(kuò)大了。該圖顯示出， g2 型SIR的電路版圖和耦合電路集成化有很大的靈活性。2021-12-1814微帶SIR雙頻濾波器的研究3.2 3.2 g2 SIR實(shí)現(xiàn)雙頻的原理 用 g2型階梯阻抗諧振器實(shí)現(xiàn)的雙頻段帶通濾波器，在其寬頻帶響應(yīng)中，有多個(gè)雜散頻率，并且雜散響應(yīng)的頻率位置可以通過阻抗比Rz進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以用一次響應(yīng)雜散頻率來設(shè)計(jì)階梯阻抗雙頻濾波器。2021-12-1815研究計(jì)劃