微帶雙模雙頻濾波器研究

1、2022-3-281碩士研究生論文開題報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：導師:專業(yè)：電磁場與微波技術日期：2022-3-282內容安排 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 研究計劃及進一步要解決的問題2022-3-283內容安排 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 研究計劃及進一步要解決的問題2022-3-284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，它對信號具有頻率選擇性，在通信系統(tǒng)

2、中通 過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號。過或阻斷、分開或合成某些頻率的信號。2022-3-285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載時濾波器輸入功率和負載吸收功率。 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 nALPLdBP2022-3-286選題的背景和意義功率轉移函數(shù)實用中，最廣泛使用的逼近函數(shù)種，相應的濾波器稱為：最平坦型（Butterworth）、等波紋型(Chebyshev)和橢圓函數(shù)型。 1.3 1.3 濾

3、波器的主要類型濾波器的主要類型-2-2 221lg1011lg10PLA2022-3-287選題的背景和意義1.4 1.4 濾波器的主要技術指標濾波器的主要技術指標另外，還有一些技術指標，如, 回波損耗（駐波系數(shù)），插入損耗，品質因數(shù)Q值，帶內波動，群延遲，矩形系數(shù)等。對大功率濾波器還有功率容量。對可調濾波器還有可調范圍等。2022-3-288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七十年代初由Wollf用來構成雙模濾波器，隨后逐漸在波器的設計中得到越來越廣泛的應用?！半p?！钡母拍顏碜杂谥C振器的一對簡并式，它的優(yōu)點在于每一個雙模諧振器都具有雙調諧

4、回路特性，即可以時產生兩個諧振頻率點。因此，濾波器設計所需要的固有階數(shù)可以減少一半，便于設緊湊的結構，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，可以同時工作在無線通信兩個不同頻段。這種濾波器是用一個雙頻段單元來處理兩個波段的信號。為了充分利用現(xiàn)有的頻譜和基礎設備資源，在通信系統(tǒng)中設置能同時工作的多個通信頻段，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)代通信的快速發(fā)展需要有效利

5、用越來越多的頻率信道，為了減小通信電路設備體積和重量，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用價值。2022-3-289微帶雙模濾波器的研究2.1 基本原理 一個諧振器內有無限多個振蕩模式，可以利用這些模式中的幾個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，從而使整個濾波器變小變輕。兩個調諧的自由振蕩電路之間的相互作用與他們之間的耦臺系數(shù)有關，并和他們之間的復數(shù)諧振頻率之比有關。這兩個振蕩電路的振蕩頻率越接近，這兩個電路之間的轉換需要的耦合就越小。在由理想導電壁圍成的簡單幾何結構(也就是諧振器)中的無限多個模式中存在著正交關系，故在這些模式

6、中沒有能量變換。各個模式間耦合的產生對理想結構加以小的擾動來得到。如果要保持場結構的原有形式，則這個擾動要小。因此，一個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，這些模式應是簡并模。 “雙?！钡母拍顏碜杂谥C振器的一對簡并主模，它最大的優(yōu)點在于每一個雙模諧振器都具有雙調諧回路的特性，即可以同時產生兩個諧振頻率點。因而，濾波器設計所需要的固有階數(shù)可以減少一半，便于設計出緊湊的結構。2022-3-2810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結構、微帶結構和介電結構等，目前微帶雙模濾波器的研究越來越受到人們的關注。方形、方環(huán)、圓形、圓環(huán)等形式的微帶諧振器都屬于

7、雙模諧振器，它們在結構上的共同點是同時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 分 離 并 相 互 耦 合 在 一 起 (a)(b)(c)(d)(e)2022-3-2811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置了某種特定的微擾方式。當沒有引入微擾的時候，一對簡并主模是正交的，相互之間沒有耦合，所以當它們用在濾波器設計時都只能被激勵起單一模式，以單模方

8、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，結合相互垂直設置的饋線從而形成了以雙模方式工作的濾波器。2022-3-2812 微帶SIR雙頻濾波器的研究3.1 3.1 階梯阻抗（階梯阻抗（SIRSIR）基本結構）基本結構 SIR是由兩個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橫向電磁場模式的諧振器。下圖給出采用帶狀線結構的典型例子，在該圖中，在傳輸線

9、開路端和短路端之間的特征阻抗和等效電學長度分別為Z1、Z2和1、2。SIR的基本結構2022-3-2813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構組成，允許有更廣的幾何結構形式，并且和有源器件有很好的兼容性，實際中， 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構。結構(a)、(b)、(c)雖然在結合形狀上分別為線狀、u形(發(fā)夾)和環(huán)狀，但從電拓撲觀點看，它們是等效的。圖(d)中的諧振器具有和圖(b)相似的U形結構，但它具有內部耦合線，利用它們的開路端，使之微型化。圖(e)是圖(d)的改進結構，為進一步微型化，間距因素被明顯的擴大了。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。2022-3-2814微帶SIR雙頻濾波器的研究3.2 3.2 g2 SIR實現(xiàn)雙頻的原理 用 g2型階梯阻抗諧振器實現(xiàn)的雙頻段帶通濾波器，在其寬頻帶響應中，有多個雜散頻率，并且雜散響應的頻率位置可以通過阻抗比Rz進行調節(jié)，可以用一次響應雜散頻率來設計階梯阻抗雙頻濾波器。2022-3-2815研究計劃及