關(guān)于混合腔技術(shù)的設(shè)想

1、電子科技大學(xué)電子科技大學(xué) 賈寶富賈寶富 博士博士新技術(shù)講座（一）新技術(shù)講座（一）關(guān)于混合腔濾波器技術(shù)的一些設(shè)想諧振器與濾波器n微波濾波器是由諧振器（或稱諧振腔）和耦合結(jié)構(gòu)組成的。諧振器的基本參數(shù)是諧振頻率和Q值。它與濾波器特性之間的關(guān)系如下所示。00nfffQ濾波器工作頻率濾波器寄生通帶濾波器插入損耗混合腔與混合模技術(shù)n從上世紀(jì)90年代開始，人們就開始研究混合腔和混合模技術(shù)。當(dāng)時，混合腔和混合模技術(shù)主要用于改善介質(zhì)濾波器的寄生通帶特性?；旌夏；舅悸穘過去，混合腔/混合模濾波器都是利用了不同腔體的高次模式不同來抑制寄生通帶。他們主要是利用了腔體的頻率特性。對于不同腔體Q值對濾波器濾波特性的影響

2、基本上沒有考慮。我們知道，濾波器的濾波特性曲線是由組成濾波器的各個腔體的諧振峰疊加而成的。過去濾波器的設(shè)計或者假設(shè)腔體無耗（Q無窮大），或者假設(shè)腔體損耗相同。當(dāng)腔體損耗大時，濾波特性曲線出現(xiàn)“塌肩”現(xiàn)象。使濾波特性曲線變差。腔體損耗對濾波特性曲線的影響Ku波段帶通濾波器腔體Q值變化對S21曲線的影響（Q=5000，10000，20000）。中間影響不大兩側(cè)影響大一些設(shè)想n能否把不同Q值的腔體組合在一起，Q值高的諧振峰放在濾波特性曲線的兩側(cè)，Q值低的諧振峰放在中間。用少量的高Q腔消除濾波器特性曲線“塌肩”現(xiàn)象。這樣，濾波器的插損變化不大，濾波器特性曲線“塌肩”現(xiàn)象也得以消除。我設(shè)想的組合方式包括

3、，微帶&同軸腔組合；微帶&介質(zhì)諧振器組合；懸置微帶&同軸腔組合和懸置微帶&介質(zhì)諧振器組合等多種組合方式。由于微帶/懸置微帶諧振器的體積小，濾波器的整體體積將會有大幅下降。影響插入損耗的主要因素n影響濾波器插入損耗的因素主要有:q腔體Q值（唯一可變因素）；q濾波器帶寬（用戶需求決定，不能改變）；q腔體數(shù)量（帶外抑制特性決定，不能隨意改變）；-5-4.5-4-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500500100015002000250030003500插入損耗（中心頻率）插入損耗（邊頻頻率）-3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.500246810中心邊緣4

4、腔濾波器（Schematic 1）均勻腔體Q=13004腔濾波器（ Schematic 2 ）高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=3500低Q腔體Q=35004腔濾波器（ Schematic 3 ）高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=3500低Q腔體Q=35004腔濾波器（ Schematic 4 ）高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=3500低Q腔體Q=35004腔濾波器（ Schematic 5 ）高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=3500低Q腔體Q=3500插入損耗比較均勻腔體比較Q=3500Q=1300Q=500帶外隔離

5、特性比較回波損耗比較結(jié)果分析n（1）從以上電路仿真結(jié)果對比來看，不同Q值的組合，對濾波器的帶外抑制基本沒有影響，最主要的是影響通帶內(nèi)的插損和矩形系數(shù)，即常說的“塌肩”現(xiàn)象的影響。n（2）串聯(lián)結(jié)構(gòu)中Q值的不同組合對反射損耗有影響。n（3）串聯(lián)結(jié)構(gòu)中Q值的不同組合對插入損耗影響很大，有出現(xiàn)最佳組合的可能。四腔串聯(lián)最佳組合方式為“低Q-高Q-高Q-低Q”組合方式。帶交叉耦合的四腔濾波器交叉耦合對插入損耗的影響Q=3500Q=1300“低-高-高-低”高Q=3500；低Q=500Q=500“高-低-低-高”高Q=3500；低Q=500反射損耗曲線Q=3500Q=1300“低-高-高-低”高Q=3500

6、；低Q=500“高-低-低-高”高Q=3500；低Q=500最佳組合結(jié)構(gòu)Schematic 3“低Q-高Q-高Q-低Q”組合高Q=3500；低Q=500優(yōu)化后插入損耗優(yōu)化后反射損耗優(yōu)化后S21曲線優(yōu)化后S11曲線優(yōu)化前后歸一化耦合矩陣n優(yōu)化前n優(yōu)化后ms1_a=1.15318224015245m12_a=0.964335472488117m14_a=-0.0805676734881731m23_a=0.758055377008248m34_a=0.934995318672m4L_a=1.03430348585645m11_a=-0.00300000000000009m22_a=8.857820

7、83897293e-7m33_a=1.87339132901858e-7m44_a=-2.0841074260486e-7ms1_a = 1.076082961m12_a = 0.9425356042m14_a = -0.0797574602m23_a = 0.756617048m34_a = 0.9425356035m4L_a = 1.076082961m11_a = -8.326672685E-17m22_a = 3.037691886E-7m33_a = 1.676280178E-7m44_a = -4.713972064E-7四腔并列結(jié)構(gòu)插入損耗反射損耗小結(jié)n并列結(jié)構(gòu)單個控制諧振點位置

8、作用明顯。n適宜做交替結(jié)構(gòu)。n三維結(jié)構(gòu)實現(xiàn)困難。5腔濾波器（Schematic1）高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=500低Q腔體Q=5005腔濾波器（Schematic2）低Q腔體Q=500高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=35005腔濾波器（Schematic3）低Q腔體Q=500高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=35005腔濾波器（Schematic4）高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500低Q腔體Q=500低Q腔體Q=5005腔濾波器（Schematic5）低Q腔體Q=500低Q腔體Q=500低Q腔體Q=500高Q腔體Q=3500高Q腔體Q=3500插入損耗比較均勻腔體

9、比較Q=3500Q=1300Q=5006腔濾波器nSchematic 1（低-高-高-高-高-低）6腔濾波器nSchematic 2（高-低-低-低-低-高）6腔濾波器nSchematic 3（高-高-低-低-高-高）6腔濾波器nSchematic 4（低-高-低-低-高-低）6腔濾波器nSchematic 5（低-低-高-高-低-低）插入損耗比較反射損耗與均勻腔體比較Q=3500Q=1300Q=5007腔濾波器nSchematic 1(低-高-高-高-高-高-低）7腔濾波器nSchematic 2(高-低-低-低-低-低-高）7腔濾波器nSchematic 3(高-高-低-低-低-高-高）高7腔濾波器nSchematic 4(低-低-高-高-高-低-低）高7腔濾波器nSchematic 5(低-高-高-低-高-高-低）高插入損耗與均勻腔體比較Q=3500Q=1300Q=5008腔濾波器nSchematic 1(低-高-高-高-高-高-高-