微带双模双频滤波器研究

1、2021-12-181硕士研究生论文开题报告微带双模双频滤波器研究微带双模双频滤波器研究姓名：导师:专业：电磁场与微波技术日期：2021-12-182内容安排 选题的背景和意义 微带双模滤波器的研究 阶梯阻抗双频滤波器的研究 研究计划及进一步要解决的问题2021-12-183内容安排 选题的背景和意义 微带双模滤波器的研究 阶梯阻抗双频滤波器的研究 研究计划及进一步要解决的问题2021-12-184选题的背景和意义1.1 1.1 滤波器的基本概念滤波器的基本概念 滤波器是通信工程中常用的重要器件，它对信号具有频率选择性，在通信系统中通滤波器是通信工程中常用的重要器件，它对信号具有频率选择性，在

2、通信系统中通 过或阻断、分开或合成某些频率的信号。过或阻断、分开或合成某些频率的信号。2021-12-185选题的背景和意义1.2 1.2 滤波器的主要类型滤波器的主要类型-1-1 通常采用工作衰减工作衰减来描述滤波器的幅值幅值特性: 式中，和分别为输出端接匹配负载时滤波器输入功率和负载吸收功率。 根据衰减特性不同，滤波器通常分为低通低通、高通高通、带通带通和带阻带阻滤波器。10l g()i nALPLdBP2021-12-186选题的背景和意义功率转移函数实用中，最广泛使用的逼近函数种，相应的滤波器称为：最平坦型（Butterworth）、等波纹型(Chebyshev)和椭圆函数型。 1.3

3、 1.3 滤波器的主要类型滤波器的主要类型-2-2 221lg1011lg10PLA2021-12-187选题的背景和意义1.4 1.4 滤波器的主要技术指标滤波器的主要技术指标另外，还有一些技术指标，如, 回波损耗（驻波系数），插入损耗，品质因数Q值，带内波动，群延迟，矩形系数等。对大功率滤波器还有功率容量。对可调滤波器还有可调范围等。2021-12-188选题的背景和意义1.5 1.5 选题背景及意义选题背景及意义 微带双模谐振器最单子上世纪七十年代初由Wollf用来构成双模滤波器，随后逐渐在波器的设计中得到越来越广泛的应用。“双模”的概念来自于谐振器的一对简并式，它的优点在于每一个双模谐

4、振器都具有双调谐回路特性，即可以时产生两个谐振频率点。因此，滤波器设计所需要的固有阶数可以减少一半，便于设紧凑的结构，从根本上解决了尺寸问题。此外，与单模滤波器相比较，双模滤波器的比带宽可以做得更小，可以做到小于l，这是卫星通信中的组成多工器的滤波器所要的带宽，一般单模滤波器的带宽只能做到5以上。除滤波器和双工器以外，双模谐线、振荡器和混频器。 微带双频段微波滤波器，可以同时工作在无线通信两个不同频段。这种滤波器是用一个双频段单元来处理两个波段的信号。为了充分利用现有的频谱和基础设备资源，在通信系统中设置能同时工作的多个通信频段，有效途径之一就是研究和开发高性能的双频段微波滤波器。现代通信的快

5、速发展需要有效利用越来越多的频率信道，为了减小通信电路设备体积和重量，双频段器件的研究越来越引起重视。因此，对双频带滤波器的研究具有重要的意义和实用价值。2021-12-189微带双模滤波器的研究2.1 基本原理 一个谐振器内有无限多个振荡模式，可以利用这些模式中的几个来做成多模式耦电路，这样就可以使滤波器所用的谐振器数目减少，从而使整个滤波器变小变轻。两个调谐的自由振荡电路之间的相互作用与他们之间的耦台系数有关，并和他们之间的复数谐振频率之比有关。这两个振荡电路的振荡频率越接近，这两个电路之间的转换需要的耦合就越小。在由理想导电壁围成的简单几何结构(也就是谐振器)中的无限多个模式中存在着正交

6、关系，故在这些模式中没有能量变换。各个模式间耦合的产生对理想结构加以小的扰动来得到。如果要保持场结构的原有形式，则这个扰动要小。因此，一个谐振器中的这些可作滤波器用途的模式必须有相同的谐振频率。换句话说，这些模式应是简并模。 “双模”的概念来自于谐振器的一对简并主模，它最大的优点在于每一个双模谐振器都具有双调谐回路的特性，即可以同时产生两个谐振频率点。因而，滤波器设计所需要的固有阶数可以减少一半，便于设计出紧凑的结构。2021-12-1810微带双模滤波器的研究 微波双模滤波器也同样可以分为波导结构、微带结构和介电结构等，目前微带双模滤波器的研究越来越受到人们的关注。方形、方环、圆形、圆环等形

7、式的微带谐振器都属于双模谐振器，它们在结构上的共同点是同时满足轴对称和中心对称。它们都具有一对简并主模，通过在与谐振器表面水平方向成45度对角线方向设置某种特定的微扰方式可以 使 这 一 对 简 并 主 模 的 谐 振 频 率 适 当 分 离 并 相 互 耦 合 在 一 起 (a)(b)(c)(d)(e)2021-12-1811微带双模滤波器的研究 上图(a)到(e)所示的分别是圆形、方形、圆环、方环、曲折环微带双模谐振器，它们都是在与谐振器水平方向成45度对角线的位置上设置了某种特定的微扰方式。当没有引入微扰的时候，一对简并主模是正交的，相互之间没有耦合，所以当它们用在滤波器设计时都只能被激

8、励起单一模式，以单模方式工作。微扰的引入使得两种正交模式相互耦合，再加上合适的馈电方式就能以双模方式工作。引入的微扰可以是任意形状的，它的尺寸大小决定了一对简并主模耦合的程度。例如方形贴片和圆形贴片都是采用了切角的方式，而各种环形谐振器则采用了加小贴片的方式。通过引入微扰使谐振器的一对简并主模相互分离，结合相互垂直设置的馈线从而形成了以双模方式工作的滤波器。2021-12-1812 微带SIR双频滤波器的研究3.1 3.1 阶梯阻抗（阶梯阻抗（SIRSIR）基本结构）基本结构 SIR是由两个以上具有不同特征阻抗的传输线组合而成的横向电磁场或准横向电磁场模式的谐振器。下图给出采用带状线结构的典型

9、例子，在该图中，在传输线开路端和短路端之间的特征阻抗和等效电学长度分别为Z1、Z2和1、2。SIR的基本结构2021-12-1813微带SIR双频滤波器的研究3.2 3.2 半波长型半波长型SIRSIR 由于 g2 SIR是由带状线或微带线结构组成，允许有更广的几何结构形式，并且和有源器件有很好的兼容性，实际中， g2 SIR更多的用于射频器件。 下图是 g2 SIR的几种典型的不同结构。结构(a)、(b)、(c)虽然在结合形状上分别为线状、u形(发夹)和环状，但从电拓扑观点看，它们是等效的。图(d)中的谐振器具有和图(b)相似的U形结构，但它具有内部耦合线，利用它们的开路端，使之微型化。图(e)是图(d)的改进结构，为进一步微型化，间距因素被明显的扩大了。该图显示出， g2 型SIR的电路版图和耦合电路集成化有很大的灵活性。2021-12-1814微带SIR双频滤波器的研究3.2 3.2 g2 SIR实现双频的原理 用 g2型阶梯阻抗谐振器实现的双频段带通滤波器，在其宽频带响应中，有多个杂散频率，并且杂散响应的频率位置可以通过阻抗比Rz进行调节，可以用一次响应杂散频率来设计阶梯阻抗双频滤波器。2021-12-1815研究计划